Hypotéza "hvězdy smrti" znovu na stole? - Devonské vymírání znovu a jinak

Můžeme obecně říci, že čím více jdeme do geologické minulosti, tím méně známe přesné příčiny velkých událostí, při kterých hromadně vymíral život na této planetě. Neplatí to tak vždy, ale odlišná interpretace různých známek po jistých příčinách, které z hornin nebo fosilií známe, vede k jiným hypotézám o původu vymírání a to především vymírání tzv. Velké pětky. Je to dáno samozřejmě také tím, že tato jsou mezi laickou i vědeckou veřejností nejznámnější a nejrozsáhlejší. Mezi ně patřilo i frasno-famenské či velké devonské vymírání odehrávající se ke konci devonu, o kterém na blogu už bylo také několikrát pojednáno, a svým rozsahem je nejspíš nejmenším z těchto 5 velkých vymírání. O jeho původu se vedou spory už řadu let a vědecká obec z řad paleontologie, geologie i jiných oborů předložila několika alternativních hypotéz, mezi kterými je masivní vulkanismus, srážka s kosmickým tělesem, rapidní změny klimatu, ztenčení ozonosféry a nejnověji přichází skupina badatelů s názorem, že jeho příčinou mohl být výbuch blízké supernovy. Hypotézy o výbuchu tohoto objektu, který je původně bílým trpaslíkem nebo hvězdou zhroucenou vlastní gravitací, a jeho efektech ničících život na Zemi se objevily již v 70. letech minulého století a byly spojovány především s vymíráním na konci křídy a recentně také s velkým ordovickým vymíráním. Některé názory dokonce předpokládaly existenci "hvězdy smrti" Nemesis, pomyslné sestry Slunce, obíhající právě kolem něj a s periodou zhruba 26 milionů let vrhající na Zemi i celou Sluneční soustavu roje asteroidů a komet způsobující právě vymírání života, vycházela z práce astrofyziků Davida Raupa a Jacka Sepkoskiho. Nově se ovšem zdá, že výbuch blízké supernovy mohl skutečně přispět k vymírání života na Zemi, ovšem k tomu ve svrchním devonu.

Tulerpeton curtum je druhem primitivního polydaktylního tetrapoda (Tetrapoda) z ruské oblasti Tula ležící v evropské části Ruské federace, vyskytoval se na konci devonského geologického útvaru v rozhraní stupně famen před zhruba 372 až 359 miliony let. Patří ke druhům tetrapodů, které zažily rychlou evoluční expanzi na konci devonu, která se kryla s vymíráním mezi geologickými věky/stupni frasnem a famenem a pravděpodobně na právě tomto rychlém vývoji mohla mít tato událost svůj podíl. Kredit: Dmitrij Bogdanov, převzato z Wikipedie

Paleontologie je dnes vědou zasahující do množství dalších oborů, mimo geologie a evoluční biologie, se kterými je úzce spjatá, je dnes běžnou záležitostí ji propojit i s matematikou, biochemií, genetikou nebo astronomií a astrofyzikou, kde jsou nálezy pod ní spadající nejen předměty výzkumu, ale i důkazy nebo důležitá vodítka pro výzkum odlišných skutečností. Od 70. a především 80. let minulého století, kdy se ukázalo, že vesmír v naší blízkosti má přímé naváznosti na evoluci i vymírání pozemského života a možná i na jeho samotný vznik či přesun na Zemi, se zejména astrofyzikové mohou více angažovat do dříve "ryze paleontologických" záležitostí a pomáhají nám při zjištění faktů, které bychom běžnými paleontologickými postupy získávali obtížně. Georges Cuvier, reverend William Buckland nebo třeba Johann Jakob von Kaup by patrně byli překvapení, že zatímco v jejich době působení existovala paleontologie jako věda zabývající se prehistorickými druhy, dnes je rozšířena do dalších sfér zabývajících se různými skutečnostmi včetně důsledku dopadů meteoritů na život na Zemi, vlivy sopečné činnosti na jeho vznik na této planetě nebo dopad radioaktivních prvků na mutace pozemských organismů. Pro poslední bod by mohla hovořit i studie britských paleontologů z konce května tohoto roku, podle kterých byla na konci devonu oslabena ozonosféra natolik, že důsledky tohoto jevu patrně měly zásadní vliv na poslední fáze hromadného vymírání. Stejně tak se ovšem mohly podílet na genetických mutacích tehdejších forem života, které následně vedly k evoluci pokročilejších životních forem a to i předků všech pozdějších tetrapodů. Nová interpretace by ovšem jejich závěry mohla změnit, přestože hypotéza, se kterou přichází, má výrazně mimozemský ráz.

Americký vědecký tým z Univerzity v Illinois, pod vedením profesora fyziky a astronomie Briana Fieldse a doplněný o vědce ze Švýcarska, Velké Británie a Estonska, přišel s hypotézou, která je k teorii o masivní redukci ozonosféry ve svrchním devonu, v masivním konstrastu, přestože obě vlastně mají v závěru stejné důsledky na tehdejší život. Podle této interpretace je názor o úbytku a ztenčení vrstvy ozonu v rozporu s tím, co se dá dokázat z hornin a fosilních nálezů, respektive údajně nelze dokázat, že by se v době redukování ozonosféry v nejsvrchnějším devonu podílela změna klimatu či vulkanismus (což ovšem není zcela pravda, viz níže).

Výzkum vědců se opírá o palynologii pozdě devonských pylových zrn z přelomu tohoto a karbonského geologického útvaru.

Podobně jako jejich britští kolegové potvrzují, že v době nejsvrchnějšího devonu a geologického věku famenu se v horninách dá nalézt velké množství pylových zrn a rostlinných spor, které se zdají být poškozeny na úrovni DNA podobně jako při působení ultrafialového záření. Předpokládají tedy taktéž, že jde o důsledek narušení ozonosféry v globálním měřítku, vzhledem k tomu, že jde o, podle autorů studie, tisíce generací takto postižených spor a pylových zrn, musela tato událost masivního poškození ozonové vrstvy v atmosféře trvat několik stovek tisíc let.

Rozcházejí se ovšem v ohledu příčiny oslabení ozonosféry, podle této vědecké skupiny totiž není prokazatelné, že se v době svrchního devonu a famenu odehrálo rapidní oteplení či změna klimatu přispívající k ničení ozonového obalu Země.

Vytvořili tedy konkurenční hypotézu, na základě které je pravděpodobnější, že za tímto úbytkem atmosférického ozonu stojí pravděpodobně výbuch blízké supernovy, od Země vzdálené zhruba 65 světelných let. V takové vzdálenosti by totiž její důsledky nebyly přímo smrtící pro veškerý pozemský život, dostavily by se při vzdálenosti zhruba 25 světelných let od Země, ale dokázaly by přesto značně poškodit atmosféru a mít i jiné, velmi nepříznivé důsledky.

Autoři poukazují, že na rozhraní devonu a karbonu, kdy končila také tzv. hangenberská událost jako poslední fáze velkého devonského vymírání, existuje zhruba 300 000 let trvající časový úsek masivního a globálního poklesu biodiverzity. Vzhledem k tomu, že účinky ozonové díry mohly při správných podmínkách trvat i několik tisíciletí, považují astrofyzici na studii podílející se za pravděpodobné, že nešlo pouze o jediný výbuch supernovy, ale možná dokonce o několik podobných explozí. Své tvrzení podporují tím, že tyto hvězdy se mohou vyskytovat ve shlucích a účinek jediného výbuchu může být doprovázen dalším. To by posléze mohlo vysvětlit kontinuální úbytek biodiverzity, protože by také účinky exploze dopadaly na Zemi v pokračujících vlnách.

Supernova byla do hypotézy dosazena také z jiného důvodu, po astrofyzikálních výpočtech a propočtech, které souvisely se solárními erupcemi, rychlými výboji záření gamma nebo dopady meteoritů, vyšla většina z těchto událostí jako krátkodobá a tedy nepravděpodobná, že by dokázala způsobit dlouhodobý proces nejen na rozhraní devonu a karbonu, ale i celého frasno-famenského vymírání.

Na základě těchto údajů je podle vědecké skupiny důležité najít radionuklidy uvolněné podobnými výbuchy supernov, jde o v přírodě se běžně nevyskytující částice, samarium-146 (Sm-146) a plutonium-244 (Pu-244). Exploze těchto kosmických těles totiž uvolňuje právě i tyto prvky a jejich izotopy i nuklidy, které jsou v pozemských podmínkách nestabilní a nevyskytující se, plutonium nebo kalifornium (Cf), které se také při výbuchu může objevit, dokonce na Zemi téměř neexistují v přírodě (vyjma ultrastopových množství v některých horninách jako důsledek rozpadu uranu-238 (U-238), bastnazitech).

Jinými slovy řečeno, což vědecká skupina také zmiňuje a čímž také studii posléze uzavírá, pokud najdeme přítomnost těchto dvou výše zmíněných radionuklidů v horninách nejsvrchnějšího devonu, je nejvíce pravděpodobné, že můžeme hovořit o tom, že konec devonu poznamenal jeden nebo dokonce více výbuchů supernov zodpovědných za vymírání života na globální úrovni. V tuto chvíli se tedy pomyslná "hvězda smrti" může hlásit jako jedna z hypotéz pro odhalení příčiny tohoto dávnověkého kataklyzmatu.

Studie je svým způsobem zajímavou a dozajista lákavou alternativou k vysvětlení jednoho z 5 největších vymírání pozemského života za posledních 541 milionů let, nicméně zatím bychom ji měli brát pouze jako vodítko ke skutečné příčině, jelikož neposkytla konkrétní důkaz k tomu, že k explozi blízké supernovy skutečně došlo. Nastiňuje podmínky a dobře rekonstruuje okolnosti, za kterých můžeme považovat hypotézu o výbuchu blízké supernovy za pravděpodobnou, nicméně má 2 zásadní slabiny a sice, že není nezávisle ověřená fosilními, geologickými nebo jinými nálezy a také, že nepřipouští změnu klimatu na konci devonu jako původ masivní ozonové díry.

Jak jsme mohli posoudit u studie z letošního května, změny klimatu ve svrchním devonu se pravděpodobně odehrály poměrně rychle po sobě a už tento jev mohl oslabit biosféru. Následně se podařilo prokázat, že za určitých podmínek by právě tyto změny klimatu mohly masivní ozonovou díru rozevřít natolik, aby masové vymírání způsobila.

Obě vědecké práce mají ovšem společné to, že se zaměřují především na dobu svrchního devonu a na událost hangenberskou a nehodnotí celý průběhu vymírání, kde je nepravděpodobné, že by po celou dobu existovala rozsáhlá ozonová díra (přestože to vyloučit nelze, ale potřebujeme tedy i výzkum z této doby pro prokázání podobného názoru) nebo by vybuchovaly supernovy po dobu několika milionů let.

Můžeme tedy říct následující - pokud jde o nejsvrchnější devon, jsou obě hypotézy do jisté míry pravděpodobné. Měli bychom ale stát při zemi a musíme uznat, že zatímco pro ozonovou díru způsobenou změnou klimatu existují určité důkazy a je pravděpodobné, hypotéza o supernově je dosud jen jednou z možností bez zatím přímých nálezů. Do budoucna mohou určitě obě projít proměnou a navzájem jedna druhou vyloučit, ale v tuto chvíli bych se raději přiklonil k první zmíněné.