Como uma supernova próxima deixou sua marca na vida na Terra

Quando uma estrela massiva explode como uma supernova, ela faz mais do que liberar uma quantidade extraordinária de energia. As explosões de supernovas são responsáveis ​​por criar alguns dos elementos pesados, incluindo o ferro, que é lançado no espaço pela explosão. Na Terra, há duas acumulações do isótopo de ferro Fe60 em sedimentos do fundo do mar que os cientistas rastreiam há cerca de dois ou três milhões de anos e cerca de cinco a seis milhões de anos atrás.

As explosões que criaram o ferro também dosaram a Terra com radiação cósmica.

Em uma nova pesquisa submetida ao Astrophysical Journal Letters, cientistas examinam quanta energia chegou à Terra a partir dessas explosões e como essa radiação pode ter afetado a vida na Terra. O artigo é intitulado “A vida na bolha: como uma supernova próxima deixou pegadas efêmeras no espectro de raios cósmicos e marcas indeléveis na vida.“A autora principal é Caitlyn Nojiri, da UC Santa Cruz.

“A vida na Terra está em constante evolução sob exposição contínua à radiação ionizante de origem terrestre e cósmica”, escrevem os autores. A radiação terrestre diminui lentamente ao longo de bilhões de anos. Mas não a radiação cósmica. A quantidade de radiação cósmica à qual a Terra é exposta varia conforme nosso Sistema Solar se move pela galáxia. “A atividade de supernova (SN) próxima tem o potencial de aumentar os níveis de radiação na superfície da Terra em várias ordens de magnitude, o que deve ter um impacto profundo na evolução da vida”, escrevem.

Os autores explicam que o acúmulo de dois milhões de anos é proveniente diretamente de uma explosão de supernova, e o acúmulo mais antigo é de quando a Terra passou por uma bolha.

A bolha no título do estudo vem de um tipo particular de estrela chamada Estrelas OB. Estrelas OB são estrelas massivas, quentes e de vida curta que geralmente se formam em grupos. Essas estrelas emitem ventos poderosos que criam “bolhas” de gás quente no meio interestelar. Nosso Sistema Solar está dentro de uma dessas bolhas, chamada de Bolha Local, que tem quase 1.000 anos-luz de largura e foi criada há vários milhões de anos.

A Terra entrou na Bolha Local há cerca de cinco ou seis milhões de anos, o que explica a acumulação mais antiga de Fe60. De acordo com os autores, a acumulação mais jovem de Fe60 de dois ou três milhões de anos atrás é diretamente de uma supernova.

“É provável que o pico de 60Fe em cerca de 2-3 Myr tenha se originado de uma supernova ocorrendo na associação Upper Centaurus Lupus em Scorpius Centaurus (~140 pc) ou na associação Tucana Horologium (~70 pc). Enquanto o pico de ~5-6 Myr é provavelmente atribuído à entrada do Sistema Solar na bolha”, escrevem os autores.

A Bolha Local não é um lugar tranquilo. Foram necessárias várias supernovas para criá-la. Os autores escrevem que foram necessárias 15 explosões de SN nos últimos 15 milhões de anos para criar a LB. “Sabemos pela reconstrução da história da LB que pelo menos 9 SN explodiram durante os últimos 6 Myrs”, eles escrevem.

Os pesquisadores pegaram todos os dados e calcularam a quantidade de radiação de múltiplos SNe no LB. “Não está claro quais seriam os efeitos biológicos de tais doses de radiação”, eles escrevem, mas eles discutem algumas possibilidades.

A dosagem de radiação pode ter sido forte o suficiente para criar quebras de fita dupla no DNA. Isso é um dano grave e pode levar a alterações cromossômicas e até mesmo à morte celular. Mas há outros efeitos em termos do desenvolvimento da vida na Terra.

“Quebras de fita dupla no DNA podem potencialmente levar a mutações e aumentar a diversificação de espécies”, escrevem os pesquisadores. Um artigo de 2024 mostrou que “a taxa de diversificação do vírus no lago Tanganica africano acelerou 2-3 Myr atrás”. Isso poderia estar conectado à radiação SN?

“Seria interessante entender melhor se isso pode ser atribuído ao aumento na dose de radiação cósmica que prevemos que ocorrerá durante esse período”, provocam os autores.

A radiação SN não foi poderosa o suficiente para desencadear uma extinção. Mas poderia ter sido poderosa o suficiente para desencadear mais mutações, o que poderia levar a mais diversificação de espécies.

A radiação sempre faz parte do ambiente. Ela sobe e desce conforme os eventos se desenrolam e conforme a Terra se move pela galáxia. De alguma forma, ela deve ser parte da equação que criou a diversidade da vida em nosso planeta.

“É, portanto, certo que a radiação cósmica é um fator ambiental fundamental ao avaliar a viabilidade e a evolução da vida na Terra, e a questão fundamental diz respeito ao limite para que a radiação seja um gatilho favorável ou prejudicial ao considerar a evolução das espécies”, escrevem os autores em sua conclusão.

Infelizmente, não entendemos claramente como a radiação afeta a biologia, quais limites podem estar em vigor e como eles podem mudar ao longo do tempo. “O limite exato só pode ser estabelecido com uma compreensão clara dos efeitos biológicos da radiação cósmica (especialmente múons que dominam no nível do solo), que permanece altamente inexplorada”, escrevem Nojiri e seus coautores.

O estudo mostra que, quer possamos vê-lo na vida cotidiana ou não, ou mesmo se estamos cientes disso ou não, nosso ambiente espacial exerce uma força poderosa na vida da Terra. A radiação SN pode ter influenciado a taxa de mutação em momentos críticos durante a história da Terra, ajudando a moldar a evolução.

Sem explosões de supernovas, a vida na Terra poderia parecer muito diferente. Muitas coisas tiveram que dar certo para que estivéssemos aqui. Talvez no passado distante, as explosões de supernovas tenham desempenhado um papel na cadeia evolutiva que nos leva até nós.