Stór, hratt hreyfanlegur fjöldi sem slær á jörðina væri vissulega fær um að valda atburði fjöldamyndunar. Hins vegar myndi slík kenning þurfa sterkar vísbendingar um reglubundin áhrif, sem jörðin virðist ekki hafa. Myndinneign: Don Davis / NASA.

Eru fjöldadreifingar reglulega? Og erum við vegna einn?

65 milljónir ára, áhrif þurrkuðu út 30% af öllu lífi jarðar. Gæti annað verið yfirvofandi?

„Hægt er að vísa því sem hægt er að fullyrða án sönnunargagna án sönnunargagna.“ -Christopher Hitchens

Fyrir 65 milljón árum réðst stórfelldur smástirni, kannski fimm til tíu km yfir jörðina, á jörðu með meiri hraða en 20.000 mílur á klukkustund. Í kjölfar þessa hörmulegu árekstrar var útrýmt risastórum fjöðrum, þekktum sem risaeðlunum, sem höfðu stjórnað yfirborði jarðar í yfir 100 milljónir ára. Reyndar, um 30% allra tegunda sem nú eru til á jörðinni á þeim tíma voru þurrkaðar út. Þetta var ekki í fyrsta skipti sem jörðin lenti undir svona hörmulegum hlut og miðað við það sem þar er úti verður það líklega ekki það síðasta. Hugmynd sem hefur verið íhuguð í nokkurn tíma er að þessir atburðir séu í raun reglubundnir, af völdum hreyfingar sólarinnar í gegnum vetrarbrautina. Ef það er tilfellið, þá ættum við að geta sagt fyrir um hvenær sá næsti kemur og hvort við búum á tímum þar sem mikil hætta er aukin.

Að verða laminn af risastórum stykki af hratt rýmis rusli er alltaf hætta, en hættan var mest á fyrstu dögum sólkerfisins. Myndinneign: NASA / GSFC, BENNU'S DOURNEY - Heavy Bombardment.

Það er alltaf hætta á fjöldamyndun, en lykillinn er að mæla þá hættu nákvæmlega. Útrýmingarógnir í sólkerfinu okkar - frá Cosmic bombardment - koma venjulega frá tveimur aðilum: smástirni beltið á milli Mars og Jupiter, og Kuiper beltið og Oort skýinu út fyrir sporbraut Neptúnusar. Hvað varðar smástirnabeltið, grunaðan (en ekki vissan) uppruna risaeðla morðingjans, minnka líkurnar okkar á að verða fyrir barðinu á stórum hlut verulega með tímanum. Það er góð ástæða fyrir þessu: efnismagnið á milli Mars og Júpíterar tæmist með tímanum, án þess að það sé búið að endurnýja það. Við getum skilið þetta með því að skoða nokkur atriði: ungt sólkerfi, snemma líkön af okkar eigin sólkerfi og flestum loftlausum heimum án sérstaklega virkrar jarðfræði: tunglið, kvikasilfur og flestir tungl Júpíters og Satúrnusar.

Lunar Reconnaissance Orbiter tók nýlega útsýni yfir allt tunglflötinn nýlega. María (yngri, dekkri svæðin) eru greinilega minna gíguð en tunglhálendið. Myndinneign: NASA / GSFC / Arizona State University (sett saman af I. Antonenko).

Saga áhrifa í sólkerfinu okkar er bókstaflega skrifuð á andlit heima eins og tunglsins. Þar sem tunglhálendið er - léttari blettirnir - getum við séð langvarandi sögu um miklar gígar, allt aftur til fyrstu daga sólkerfisins: fyrir meira en 4 milljörðum ára. Það eru mjög margir stórir gígar með minni og minni gíga inni: vísbendingar um að það hafi verið ótrúlega mikil áhrifastarfsemi snemma. Hins vegar, ef þú lítur á myrku svæðin (tungl maríu), geturðu séð mun færri gíga inni. Geislamæling er að flest þessi svæði eru á bilinu 3 til 3,5 milljarðar ára og jafnvel það er nógu mismunandi til að magn gíganna sé miklu minna. Yngstu svæðin, sem er að finna í Oceanus Procellarum (stærsta hryssa á tunglinu), eru aðeins 1,2 milljarðar ára og eru þau sem eru sígild.

Stóra skálinn, sem hér er sýndur, Oceanus Procellorum, er sá stærsti og jafnframt sá yngsti allra tunglbáta, eins og sést af þeirri staðreynd að hún er ein sú lægsta gíga. Myndinneign: NASA / JPL / Galileo geimfar.

Af þessum gögnum getum við ályktað að smástirnibeltið sé að verða dreifnara og dreifðara með tímanum þegar gígatíðni lækkar. Leiðandi skóli hugsunarinnar er sá að við höfum ekki náð því ennþá, en á einhverjum tímapunkti á næstu milljarða árum, ætti jörðin að upplifa mjög loka stóra smástirniverkfallið sitt, og ef enn er líf í heiminum, þá er síðasti fjöldahrúgunin. atburði sem stafar af slíkum stórslysum. Smástirni beltið stafar af minni hættu í dag en það hefur nokkru sinni áður.

En Oort skýið og Kuiper beltið eru ólíkar sögur.

Kuiper beltið er staðsetning mesta þekkta hlutar í sólkerfinu, en Oort skýið, daufara og fjarlægara, inniheldur ekki aðeins marga fleiri, heldur er líklegra að það sé hneykslað af massa sem líður eins og önnur stjarna. Myndinneign: NASA og William Crochot.

Utan við Neptúnus í ytra sólkerfi eru gríðarlegar möguleikar á stórslysi. Hundruð þúsunda - ef ekki milljóna - af stórum ís-og-klettum klumpum bíða í viðleitni sporbraut umhverfis sólina okkar þar sem fjöldi sem liggur yfir (eins og Neptúnus, annar Kuiper belti / Oort skýjahlutur eða brottför stjarna / plánetu) hefur hugsanlega til að trufla þyngdarafl það. Truflunin gæti haft fjölda niðurstaðna, en ein þeirra er að henda henni í átt að innri sólkerfinu, þar sem hún gæti komið sem snilldar halastjarna, en þar sem hún gæti einnig rekist á heiminn okkar.

Á 31 milljón ára fresti eða svo, fer sólin í gegnum Vetrarbrautina og fer yfir svæðið með mesta þéttleika miðað við breiddargráðu. Myndinneign: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (af aðal myndinni í vetrarbrautinni), breytt af Cmglee notanda Wikimedia Commons.

Samspilin við Neptúnus eða aðra hluti í Kuiper belti / Oort skýinu eru af handahófi og óháð öllu öðru sem er að gerast í vetrarbrautinni okkar, en það er hugsanlegt að það fari í gegnum stjörnumikið svæði - svo sem vetrarbrautina eða einn af þyrilvopnum okkar - gæti bætt líkurnar á halastjörnu stormi og líkurnar á halastjörnuverkfalli á jörðinni. Þegar sólin fer í gegnum Vetrarbrautina er athyglisverð sporbraut um sporbraut hennar: u.þ.b. 31 milljón milljóna ára skeið fer hún í gegnum vetrarbrautina. Þetta er bara vélræn svigrúm, þar sem sólin og allar stjörnurnar fylgja sporöskjulaga leið um vetrarbrautarmiðstöðina. En sumir hafa haldið því fram að vísbendingar séu um reglubundnar útrýmingar á sama tímamarki, sem gætu bent til þess að þessar útrýmingar verði af völdum halastjörnu á 31 milljón ára fresti.

Hlutfall tegunda sem hafa fallið út á margvíslegu tímabili. Stærsta þekkta útrýmingin er Permian-Triassic mörkin fyrir um 250 milljón árum síðan, en orsök þess er enn óþekkt. Myndinneign: Wikimedia Commons notandi Smith609, með gögnum frá Raup & Smith (1982) og Rohde og Muller (2005).

Er það trúlegt? Svarið er að finna í gögnunum. Við getum skoðað helstu atburði útrýmingarhættu á jörðinni eins og sést af steingervingaskránni. Aðferðin sem við getum notað er að telja fjölda ættkvíslar (einu skrefi almennari en „tegundir“ í því hvernig við flokkum lifandi verur; fyrir mannfólkið er „homo“ í homo sapiens ætt okkar) sem til er á hverjum tíma. Við getum gert þetta í meira en 500 milljónir ára aftur í tímann, þökk sé sönnunargögnum sem finnast í seti bergi, sem gerir okkur kleift að sjá hvaða prósent bæði voru til og dóu einnig á hverju tímabili.

Við getum síðan leitað að mynstri í þessum útrýmingaratburðum. Auðveldasta leiðin til að gera það, megindlega, er að taka Fourier umbreytingu af þessum lotum og sjá hvar (ef einhvers staðar) mynstrin koma fram. Ef við sáum til dæmis fjöldamyndun á 100 milljóna ára fresti, þar sem mikill fækkun var á ættkvíslunum með því nákvæmlega tímabili í hvert skipti, þá myndi Fourier umbreytingin sýna mikla aukningu á tíðni 1 / (100 milljónir) ár). Svo skulum við komast rétt að því: Hvað sýna útrýmingargögnin?

Mælikvarði á líffræðilega fjölbreytni og breytingar á fjölda ættkvíslanna sem eru til á hverjum tíma til að bera kennsl á helstu útrýmingaratburði síðustu 500 milljónir ára. Myndinneign: Wikimedia Commons notandi Albert Mestre, með gögn frá Rohde, RA og Muller, RA

Það eru tiltölulega veikar vísbendingar um toppinn með tíðni 140 milljónir ára, og annar, aðeins sterkari hækkun við 62 milljónir ára. Hvar appelsínuguli örin er, getur þú séð hvar 31 milljón ára tíðni myndi eiga sér stað. Þessir tveir toppar líta gríðarlega út, en það er aðeins miðað við hina toppana, sem eru algerlega óverulegir. Hversu sterk, hlutlægt, eru þessir tveir toppar, sem eru vísbending okkar um reglubundna áhrif?

Þessi mynd sýnir Fourier umbreytingu atburða útrýmingarhættu undanfarin 500 milljónir ára. Appelsínuguli örin, sett inn af E. Siegel, sýnir hvar 31 milljón ára tíðni myndi passa inn. Myndinneign: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Hjólreiðar í jarðefnabreytileika. Náttúra 434: 209–210.

Á tímamörkum aðeins ~ 500 milljón ára geturðu aðeins passað inn í þrjú möguleg 140 milljón ára fjöldadreifingar þar og aðeins um 8 mögulegar 62 milljónir ára atburði. Það sem við sjáum passar ekki með því að atburður gerist á 140 milljóna fresti eða á 62 milljón ára fresti, heldur ef við sjáum atburði í fortíðinni, þá eru auknar líkur á að eiga annan viðburð, annað hvort 62 eða 140 milljónir ára í fortíð eða framtíð . En eins og þú sérð greinilega, þá eru engar vísbendingar um 26–30 milljón ára tíðni í þessum útrýmingarhættu.

Ef við byrjum að horfa á gígana sem við finnum á jörðinni og jarðfræðilega samsetningu setmyndunarbergsins, þá fellur hugmyndin alveg í sundur. Af öllum þeim áhrifum sem verða á jörðinni, minna en fjórðungur þeirra kemur frá hlutum sem upprunnnir eru úr Oort skýinu. Enn verra er af mörkunum milli jarðfræðilegra tímamóta (Triassic / Jurassic, Jurassic / Cretaceous, or Cretaceous / Paleogene mörkin), og jarðfræðilegu færslurnar sem samsvara atburðum útrýmingarhættu, aðeins atburðurinn frá fyrir 65 milljón árum sýnir einkennandi ösku- og -ryklag sem við tengjum við mikil áhrif.

Krítlagið-Paleogene mörkslagið er mjög greinilegt í seti bergi, en það er þunna öskulagið og frumasamsetning þess, sem fræðir okkur um geimvera uppruna höggbúnaðarins sem olli atburðinum um útrýmingu fjöldans. Myndinneign: James Van Gundy.

Hugmyndin um að fjöldamyndun sé reglubundin er áhugaverð og sannfærandi, en sönnunargögnin eru einfaldlega ekki til staðar fyrir hana. Hugmyndin að yfirferð sólarinnar í gegnum vetrarbrautina veldur reglubundnum áhrifum segir líka frábæra sögu, en aftur, eru engar sannanir fyrir því. Reyndar vitum við að stjörnur eru innan seilingar Oort-skýsins á hálfrar milljón milljóna ára fresti, en við erum vissulega vel á milli þessara atburða um þessar mundir. Í fyrirsjáanlega framtíð er jörðin ekki í aukinni hættu á náttúruhamförum frá alheiminum. Þess í stað lítur út fyrir að mesta hættan sé stafað af þeim stað sem við öll óttumst að líta: á okkur sjálf.

Starts With A Bang er nú á Forbes og endurútgefið á Medium þökk sé stuðningsmönnum okkar Patreon. Ethan hefur verið höfundur tveggja bóka, Beyond The Galaxy, og Treknology: The Science of Star Trek from Tricorders to Warp Drive.