250万年前，一颗恒星爆炸了。大约在同一时间，非洲坦噶尼喀湖的病毒多样性激增。这两者有联系吗？

大约250万年前，附近的一颗恒星爆炸了。大约在同一时间，感染非洲坦噶尼喀湖鱼类的病毒多样性急剧上升。

来自加州大学圣克鲁斯分校（UCSC）的三位研究人员在研究最近一颗靠近地球的超新星时发现了这一巧合。

“当超新星爆炸时，它们会将大量重元素释放到星际介质（恒星之间的空间）中，”当时加州大学圣迭戈分校的天文学家、现为美国国立亚利桑那州立大学研究员的诺萨梅·格洛布斯告诉我们。除了物质，它们还会发射其他形式的能量，比如光和宇宙辐射。

宇宙辐射也被称为宇宙射线，由高电荷粒子组成，这些粒子几乎以光速在太空中传播。“这基本上就像你把一滴墨水放在水中，它会扩散，”格洛布斯补充说，他也是《天体物理学杂志通讯》上发表的一项研究的合著者，该研究调查了附近超新星对地球生命的潜在影响。

当太阳系穿过古代超新星的残余物时，重金属颗粒落到地球上，在那里它们被嵌入海底沉积物中。因此，格洛布斯和她的同事们将目光从宇宙转向了海洋底部，研究最新的超新星。

在垂死恒星喷出的重金属中，天文学家对铁-60（iron-60）特别感兴趣。这是因为铁-60是放射性的，这意味着随着时间的推移，它的原子会衰变成非放射性状态。具体来说，任何数量的铁-60的一半都会在260万年里衰变。

有了这些被称为半衰期的信息，天文学家就可以计算出铁-60样本是什么时候首次形成的 —— 换句话说，就是超新星发生的时间。利用这种方法，格洛布斯和她的同事们估计，最近一次附近的超新星发生在大约250万年前。

他们还将另一个铁-60样本的年代定在大约600万年前，与地球进入“本地泡（Local Bubble）”的时间一致，“本地泡”是一个被多颗超新星留下的重金属外壳包围的广阔区域。根据格洛布斯的说法，地球今天仍然在这个气泡的中心附近。

夏洛克·福尔摩斯调查

在确定了附近最后一颗超新星的年代之后，研究小组开始确定它的位置 —— 这是确定有多少宇宙辐射可能到达地球的关键因素。

格洛布斯说：“这真的就像福尔摩斯的调查。通过重建250万年前地球所在的宇宙一角的样子，研究小组得出结论，这颗超新星可能发生在两组被称为恒星协会的年轻恒星中的一组：上半人马-豺狼星协（Upper Centaurus Lupus）或杜鹃-时钟星协（Tucana-Horologium）。

大约250万年前，上半人马-豺狼星协距离地球约457光年，而杜鹃-时钟星协距离地球更近，为228光年。利用这些距离，研究小组模拟了来自每个区域的超新星可能向地球表面发射的宇宙辐射。

虽然我们的大气层在阻挡有害的紫外线和伽马射线辐射方面做得很好，但当超新星发射的宇宙射线撞击我们的大气层时，它们会产生大量的次级粒子。

根据该团队的说法，在这些辐射中，介子占到达地面的宇宙辐射的85%。

根据他们的模拟，研究人员估计，如果超新星发生在杜鹃-时钟星协，在最初的1万年里，地球上的年平均辐射剂量约为10毫克（一种吸收辐射的测量单位），在10万年后下降到2毫克。

如果爆炸起源于上半人马-豺狼星协，那么相应的剂量应该更低，最初约为2毫克，10万年后为0.5毫克。

研究人员在论文中承认：“目前还不清楚这种辐射剂量的生物效应是什么。”然而，他们补充说：“对居住在印度喀拉拉邦的人口的研究表明，在那里观察到的背景辐射水平在每年0.1到45.0毫戈瑞之间变化，5.0毫戈瑞（平均剂量）可能是诱导双链断裂的阈值剂量。”“DNA的双链断裂可能会导致（基因）突变和物种多样化的跳跃。”

这意味着，如果250万年前的超新星发生在杜鹃-时钟星协相带，那么在最初的1万年里，每年到达地球的辐射剂量可能足以超过这个阈值。

大约在这个时候，格洛布斯和她的同事们看到了一篇关于病毒感染东非偏远的坦噶尼喀湖鱼类的论文，坦噶尼喀湖是世界上最长的淡水湖。该研究报告称，在200万到300万年前，坦噶尼喀湖鱼类的病毒多样性急剧上升，在250万年前达到顶峰。

这个时间点让天文学家怀疑超新星爆发和病毒激增是否有某种联系。

然而，格洛布斯很快承认，巧合“不能证明任何事情”，除了时间的相关性之外，没有其他证据。然而，她指出，“无论你在哪里，除非你深入海洋或地下，否则你无法逃离宇宙辐射。”

宇宙辐射塑造生命

丹麦国家空间研究所的物理学家Henrik Svensmark也认为，超新星对地球上的生命产生了实质性的 —— 如果是间接的 —— 影响。

Svensmark最著名的假设是宇宙射线促进云的形成，云在反射阳光和冷却地球方面起着关键作用。

“我发现，在地球的整个历史中，沉积物中有机物质的比例非常显著地跟随超新星，”Svensmark在电子邮件中写道。“在气候寒冷的情况下，海洋中的风更强，营养物质分布更好。一个人可以拥有更大的生物量，因此，更大比例的有机物质被锁在沉积物中，”他补充说。

“地质时间尺度上的气候变化如此之大，甚至海洋多样性似乎也受到了影响。”有趣的是，Svensmark指出，非洲的气候在280万年前突然发生了变化。

虽然这一理论与UCSC研究人员的推测不一致，但Svensmark“不能排除他们对电离辐射导致突变率增加的解释。”电离辐射，如伽马波和介子，会改变原子的组成。

然而，其他研究人员对宇宙辐射和病毒多样化之间的联系持更为批评的态度。

波特兰州立大学专攻天体病毒学的生物学家肯·斯特德曼（Ken Stedman）在电子邮件中解释说：“基因组中有双链断裂的病毒在试图感染细胞时将无法发挥作用。”换句话说，即使宇宙辐射导致病毒的双链DNA断裂，斯特德曼认为它们也不会保持足够的功能来感染细胞。

此外，悉尼大学的病毒学家、鱼类病毒研究的合著者爱德华·霍姆斯告诉我们，他和他的同事的研究表明，鱼类病毒多样化的飞跃是由它们的鱼类宿主驱动的。

霍尔姆斯在一封电子邮件中写道，他还强调，多样化的增加“与突变率的增加不同”。“这真的只是疯狂的猜测，几乎可以肯定不是真的。”

然而，格洛布斯和她的同事们坚持认为，“在评估地球上生命的生存能力和进化时，宇宙辐射是一个关键的环境因素，这是肯定的，”他们在研究中写道。一个挥之不去的问题是，在合适的条件下，宇宙辐射是否能在塑造生命方面发挥有利作用。

“下一步将是让生物学家参与进来，”格洛布斯总结道。

未来的研究将揭示天文学和生物学之间的交集，这还有待观察。

也许地球上生命的故事不仅受到地球上发生的事件的影响，也受到恒星之间正在发生的事件的影响。

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