Một khối lượng lớn, di chuyển nhanh chóng tấn công Trái đất chắc chắn có khả năng gây ra sự kiện tuyệt chủng hàng loạt. Tuy nhiên, một lý thuyết như vậy sẽ đòi hỏi bằng chứng mạnh mẽ về các tác động định kỳ, mà Trái đất dường như không có. Tín dụng hình ảnh: Don Davis / NASA.

Là tuyệt chủng hàng loạt định kỳ? Và chúng ta có phải vì một người không?

65 triệu năm, một tác động đã xóa sạch 30% toàn bộ sự sống trên Trái đất. Một người khác có thể sắp xảy ra?

Rằng mà có thể được khẳng định mà không có bằng chứng, có thể bị bác bỏ mà không có bằng chứng. Bếp -Christopher

65 triệu năm trước, một tiểu hành tinh khổng lồ, có lẽ 09:55 km trên, tấn công trái đất với tốc độ vượt quá 20.000 dặm một giờ. Sau hậu quả của vụ va chạm thảm khốc này, những con khỉ khổng lồ được gọi là khủng long, đã thống trị bề mặt Trái đất trong hơn 100 triệu năm, đã bị tiêu diệt. Trên thực tế, khoảng 30% tất cả các loài hiện đang tồn tại trên Trái đất tại thời điểm đó đã bị xóa sổ. Đây không phải là lần đầu tiên Trái đất bị một vật thể thảm khốc như vậy tấn công, và nếu có những gì ở ngoài đó, nó có thể sẽ không phải là lần cuối cùng. Một ý tưởng đã được xem xét trong một thời gian là những sự kiện này thực sự là định kỳ, do chuyển động của Mặt trời xuyên qua thiên hà. Nếu đó là trường hợp, chúng ta sẽ có thể dự đoán khi nào sắp tới, và liệu chúng ta đang sống trong thời điểm có nguy cơ gia tăng nghiêm trọng.

Bị tấn công bởi một mảnh vụn không gian di chuyển nhanh luôn là một mối nguy hiểm, nhưng mối nguy hiểm là lớn nhất trong những ngày đầu của Hệ Mặt Trời. Tín dụng hình ảnh: NASA / GSFC, CÔNG VIỆC CỦA BENNU - Ném bom hạng nặng.

Luôn có nguy cơ tuyệt chủng hàng loạt, nhưng điều quan trọng là định lượng chính xác mối nguy hiểm đó. Các mối đe dọa tuyệt chủng trong Hệ Mặt trời của chúng ta - từ sự bắn phá vũ trụ - thường đến từ hai nguồn: vành đai tiểu hành tinh ở giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, và vành đai Kuiper và đám mây Oort vượt ra ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Đối với vành đai tiểu hành tinh, nguồn gốc nghi ngờ (nhưng không phải là nhất định) của kẻ giết khủng long, tỷ lệ chúng ta bị trúng một vật thể lớn giảm đáng kể theo thời gian. Có một lý do chính đáng cho điều này: lượng vật chất ở giữa Sao Hỏa và Sao Mộc bị cạn kiệt theo thời gian, không có cơ chế để bổ sung. Chúng ta có thể hiểu điều này bằng cách xem xét một số điều: Hệ mặt trời trẻ, các mô hình ban đầu của Hệ mặt trời của chúng ta và hầu hết các thế giới không có không khí mà không có địa chất đặc biệt hoạt động: Mặt trăng, Sao Thủy và hầu hết các mặt trăng của Sao Mộc và Sao Thổ.

Các chế độ xem có độ phân giải cao nhất của toàn bộ bề mặt mặt trăng đã được chụp bởi Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng. Maria (vùng trẻ hơn, tối hơn) rõ ràng là ít miệng núi lửa cao nguyên. Tín dụng hình ảnh: NASA / GSFC / Đại học bang Arizona (do I. Antonenko biên soạn).

Lịch sử của các tác động trong Hệ Mặt trời của chúng ta được viết theo nghĩa đen trên khuôn mặt của các thế giới như Mặt trăng. Nơi vùng cao nguyên mặt trăng - những điểm sáng hơn - chúng ta có thể thấy một lịch sử lâu đời của các miệng núi lửa nặng, có niên đại từ những ngày đầu tiên trong Hệ Mặt Trời: hơn 4 tỷ năm trước. Có rất nhiều miệng hố lớn với các miệng hố nhỏ hơn và nhỏ hơn bên trong: bằng chứng cho thấy có một mức độ hoạt động tác động cực kỳ cao từ rất sớm. Tuy nhiên, nếu bạn nhìn vào các vùng tối (mặt trăng), bạn có thể thấy các miệng hố bên trong ít hơn rất nhiều. Hẹn hò bằng phép đo phóng xạ cho thấy hầu hết các khu vực này có độ tuổi từ 3 đến 3,5 tỷ năm, và thậm chí điều đó đủ khác biệt để số lượng miệng núi lửa ít hơn rất nhiều. Các khu vực trẻ nhất, được tìm thấy ở Oceanus Procellarum (con ngựa lớn nhất trên mặt trăng), chỉ có 1,2 tỷ năm tuổi và là nơi ít bị phá hủy nhất.

Lưu vực lớn được hiển thị ở đây, Oceanus Procellorum, là lớn nhất và cũng là một trong những người trẻ nhất trong tất cả các maria mặt trăng, bằng chứng là nó là một trong những miệng núi lửa ít nhất. Tín dụng hình ảnh: Tàu vũ trụ NASA / JPL / Galileo.

Từ bằng chứng này, chúng ta có thể suy ra rằng vành đai tiểu hành tinh ngày càng thưa thớt hơn theo thời gian, khi tốc độ của miệng hố giảm xuống. Trường phái tư tưởng hàng đầu là chúng ta chưa đạt được điều đó, nhưng đến một lúc nào đó trong vài tỷ năm tới, Trái đất sẽ trải qua cuộc tấn công tiểu hành tinh lớn cuối cùng của nó, và nếu vẫn còn sự sống trên thế giới, sự tuyệt chủng hàng loạt cuối cùng sự kiện phát sinh từ một thảm họa như vậy. Vành đai tiểu hành tinh gây ra ít nguy hiểm, ngày nay hơn bao giờ hết.

Nhưng đám mây Oort và vành đai Kuiper là những câu chuyện khác nhau.

Vành đai Kuiper là vị trí có số lượng vật thể lớn nhất được biết đến trong Hệ Mặt trời, nhưng đám mây Oort, mờ hơn và xa hơn, không chỉ chứa nhiều hơn, mà còn có khả năng bị nhiễu bởi một khối đi qua như một ngôi sao khác. Tín dụng hình ảnh: NASA và William Crochot.

Vượt ra ngoài Sao Hải Vương trong Hệ Mặt Trời bên ngoài, có tiềm năng to lớn cho một thảm họa. Hàng trăm ngàn - nếu không phải là hàng triệu - những khối băng và tảng đá lớn chờ đợi trong một quỹ đạo quanh co quanh Mặt trời của chúng ta, nơi một khối lượng đi qua (như Sao Hải Vương, một vật thể khác của vành đai Kuiper / một đám mây Oort hoặc một ngôi sao / hành tinh đi qua) có tiềm năng để phá vỡ nó. Sự gián đoạn có thể có bất kỳ kết quả nào, nhưng một trong số đó là đưa nó tới Hệ Mặt trời bên trong, nơi nó có thể đến như một sao chổi rực rỡ, nhưng cũng có thể va chạm với thế giới của chúng ta.

Cứ sau 31 triệu năm, Mặt trời di chuyển qua mặt phẳng thiên hà, băng qua khu vực có mật độ lớn nhất về vĩ độ thiên hà. Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (của minh họa thiên hà chính), được sửa đổi bởi người dùng Wikimedia Commons Cmglee.

Sự tương tác với Sao Hải Vương hoặc các vật thể khác trong vành đai Kuiper / Đám mây Oort là ngẫu nhiên và không phụ thuộc vào bất cứ điều gì khác xảy ra trong thiên hà của chúng ta, nhưng có thể đi qua một khu vực giàu sao - như đĩa thiên hà hoặc một trong các nhánh xoắn ốc của chúng ta - có thể tăng cường khả năng xảy ra bão sao chổi và khả năng xảy ra vụ tấn công sao chổi trên Trái đất. Khi Mặt trời di chuyển qua Dải Ngân hà, có một sự giải thích thú vị về quỹ đạo của nó: cứ khoảng 31 triệu năm một lần, nó lại đi qua mặt phẳng thiên hà. Đây chỉ là cơ học quỹ đạo, vì Mặt trời và tất cả các ngôi sao đi theo các đường elip xung quanh trung tâm thiên hà. Nhưng một số người đã tuyên bố rằng có bằng chứng cho sự tuyệt chủng định kỳ trong cùng khoảng thời gian đó, điều này có thể gợi ý rằng những sự tuyệt chủng này được kích hoạt bởi một cơn bão sao chổi cứ sau 31 triệu năm.

Tỷ lệ các loài đã tuyệt chủng trong nhiều khoảng thời gian khác nhau. Sự tuyệt chủng lớn nhất được biết đến là ranh giới Permi-Triassic khoảng 250 triệu năm trước, vẫn chưa rõ nguyên nhân. Tín dụng hình ảnh: Người dùng Wikimedia Commons Smith609, với dữ liệu từ Raup & Smith (1982) và Rohde và Muller (2005).

Điều đó có hợp lý không? Câu trả lời có thể được tìm thấy trong dữ liệu. Chúng ta có thể nhìn vào các sự kiện tuyệt chủng lớn trên Trái đất được chứng minh bằng hồ sơ hóa thạch. Phương pháp chúng ta có thể sử dụng là đếm số lượng chi (chung chung hơn một bước so với loài Loài, trong cách chúng ta phân loại sinh vật; đối với loài người, loài homo đá trong homo sapiens là chi của chúng ta) tồn tại ở bất kỳ thời điểm nào. Chúng ta có thể làm điều này từ hơn 500 triệu năm trước, nhờ vào bằng chứng tìm thấy trong đá trầm tích, cho phép chúng ta thấy phần trăm cả hai tồn tại và cũng chết trong bất kỳ khoảng thời gian nào.

Sau đó chúng ta có thể tìm kiếm các mẫu trong các sự kiện tuyệt chủng này. Cách dễ nhất để làm điều đó, một cách định lượng, là lấy biến đổi Fourier của các chu kỳ này và xem các mẫu (nếu ở bất cứ đâu) xuất hiện. Ví dụ, nếu chúng ta chứng kiến ​​các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt cứ sau 100 triệu năm, khi số lượng chi giảm với thời gian chính xác đó mỗi lần, thì biến đổi Fourier sẽ cho thấy một sự tăng đột biến với tần suất 1 / (100 triệu năm). Vì vậy, hãy hiểu đúng: dữ liệu tuyệt chủng cho thấy gì?

Một thước đo đa dạng sinh học và thay đổi số lượng giống tồn tại tại bất kỳ thời điểm nào, để xác định các sự kiện tuyệt chủng lớn nhất trong 500 triệu năm qua. Tín dụng hình ảnh: Người dùng Wikimedia Commons Albert Mestre, với dữ liệu từ Rohde, RA và Muller, RA

Có một số bằng chứng tương đối yếu cho một đột biến với tần số 140 triệu năm, và một đột biến khác, mạnh hơn một chút ở mức 62 triệu năm. Mũi tên màu cam nằm ở đâu, bạn có thể thấy nơi xảy ra chu kỳ 31 triệu năm. Hai gai này trông rất lớn, nhưng điều đó chỉ tương đối với các gai khác, hoàn toàn không đáng kể. Làm thế nào mạnh mẽ, khách quan, là hai gai, đó là bằng chứng của chúng tôi cho tính định kỳ?

Con số này cho thấy sự biến đổi Fourier của các sự kiện tuyệt chủng trong 500 triệu năm qua. Mũi tên màu cam, được chèn bởi E. Siegel, cho thấy thời gian 31 triệu năm sẽ phù hợp. Tín dụng hình ảnh: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Chu kỳ đa dạng hóa thạch. Thiên nhiên 434: 209 Đỉnh210.

Trong khung thời gian chỉ ~ 500 triệu năm, bạn chỉ có thể phù hợp với ba lần tuyệt chủng 140 triệu năm có thể có trong đó và chỉ có khoảng 8 sự kiện 62 triệu năm có thể xảy ra. Những gì chúng ta thấy không phù hợp với một sự kiện xảy ra cứ sau 140 triệu hoặc cứ sau 62 triệu năm, nhưng thay vào đó, nếu chúng ta thấy một sự kiện trong quá khứ, sẽ có nhiều khả năng có một sự kiện khác trong 62 hoặc 140 triệu năm trong quá khứ hoặc tương lai . Nhưng, như bạn có thể thấy rõ, không có bằng chứng nào cho tính chu kỳ 26 triệu30 triệu năm trong những lần tuyệt chủng này.

Tuy nhiên, nếu chúng ta bắt đầu nhìn vào các miệng hố mà chúng ta tìm thấy trên Trái đất và thành phần địa chất của đá trầm tích, tuy nhiên, ý tưởng hoàn toàn sụp đổ. Trong tất cả các tác động xảy ra trên Trái đất, chưa đến một phần tư trong số chúng đến từ các vật thể có nguồn gốc từ đám mây Oort. Thậm chí tệ hơn, về ranh giới giữa các mốc thời gian địa chất (Triassic / Jurassic, Jurassic / Cretaceous hoặc Cretaceous / Paleogene) và các hồ sơ địa chất tương ứng với các sự kiện tuyệt chủng, chỉ có sự kiện từ 65 triệu năm trước cho thấy tro đặc trưng và -dust lớp mà chúng tôi liên kết với một tác động lớn.

Lớp ranh giới Cretaceous-Paleogen rất khác biệt trong đá trầm tích, nhưng đó là lớp tro mỏng và thành phần nguyên tố của nó, dạy chúng ta về nguồn gốc ngoài trái đất của vật va chạm gây ra sự kiện tuyệt chủng hàng loạt. Hình ảnh tín dụng: James Van Gundy.

Ý tưởng rằng sự tuyệt chủng hàng loạt là định kỳ là một điều thú vị và hấp dẫn, nhưng bằng chứng đơn giản là không có cho nó. Ý tưởng rằng việc Mặt trời đi qua mặt phẳng thiên hà gây ra các tác động định kỳ cũng kể một câu chuyện tuyệt vời, nhưng một lần nữa, không có bằng chứng. Trên thực tế, chúng ta biết rằng các ngôi sao nằm trong tầm với của đám mây Oort cứ sau nửa triệu năm hoặc lâu hơn, nhưng chúng ta chắc chắn có khoảng cách giữa các sự kiện hiện tại. Trong tương lai gần, Trái đất không có nguy cơ xảy ra thảm họa tự nhiên đến từ Vũ trụ. Thay vào đó, có vẻ như mối nguy hiểm lớn nhất của chúng ta được đặt ra bởi một nơi mà tất cả chúng ta đều sợ hãi khi nhìn vào: chính chúng ta.

Starts With A Bang hiện đã có mặt trên Forbes và được tái bản trên Medium nhờ những người ủng hộ Patreon của chúng tôi. Ethan là tác giả của hai cuốn sách Beyond The Galaxy và Treknology: The Science of Star Trek from Tricnings to Warp Drive.