En stor, raskt bevegelig masse som slår på jorden, vil absolutt være i stand til å forårsake en masseutryddelse. En slik teori vil imidlertid kreve sterke bevis på periodiske påvirkninger, som Jorden ikke ser ut til å ha. Bildekreditt: Don Davis / NASA.

Er masseutryddelser periodiske? Og forfaller vi for en?

65 millioner år, en innvirkning utslettet 30% av alt liv på jorden. Kan en annen være overhengende?

"Det som kan hevdes uten bevis, kan avvises uten bevis." -Christopher Hitchens

For 65 millioner år siden slo en massiv asteroide, kanskje fem til ti kilometer over jorden, i hastigheter på over 20.000 miles i timen. I kjølvannet av denne katastrofale kollisjonen, ble de gigantiske fjærmotene kjent som dinosaurene, som hadde dominert jordoverflaten i over 100 millioner år, utryddet. Faktisk ble rundt 30% av alle arter som for tiden eksisterer på jorden på det tidspunktet utslettet. Dette var ikke første gang Jorden ble rammet av en så katastrofal gjenstand, og gitt det som er der ute, vil det sannsynligvis ikke være det siste. En idé som har blitt vurdert i noen tid er at disse hendelsene faktisk er periodiske, forårsaket av solens bevegelse gjennom galaksen. Hvis det er tilfelle, bør vi være i stand til å forutsi når den neste kommer, og om vi lever i en tid med alvorlig økt risiko.

Å bli truffet av et gigantisk stykke raske romrester er alltid en fare, men faren var størst i de første dagene av solsystemet. Bildekreditt: NASA / GSFC, BENNU'S JOURNEY - Heavy Bombardment.

Det er alltid en fare for masseutryddelse, men nøkkelen er å kvantifisere den faren nøyaktig. Utrydningstrusler i vårt solsystem - fra kosmisk bombardement - kommer vanligvis fra to kilder: asteroidebeltet mellom Mars og Jupiter, og Kuiperbeltet og Oort skyer utover banen til Neptun. For asteroidebeltet, den mistenkte (men ikke visse) opprinnelsen til dinosaurdreperen, reduseres oddsen vår for å bli truffet av et stort objekt betydelig over tid. Det er en god grunn til dette: mengden materiale mellom Mars og Jupiter blir tømt over tid, uten mekanisme for å fylle på det. Vi kan forstå dette ved å se på noen få ting: unge solsystemer, tidlige modeller av vårt eget solsystem, og de fleste luftløse verdener uten særlig aktive geologier: Månen, Merkur og de fleste månene fra Jupiter og Saturn.

Den høyeste oppløsningen av hele månens overflate ble nylig tatt av Lunar Reconnaissance Orbiter. Maria (de yngre, mørkere regionene) er tydelig mindre krater enn månens høyland. Bildekreditt: NASA / GSFC / Arizona State University (samlet av I. Antonenko).

Historien om påvirkninger i vårt solsystem er bokstavelig talt skrevet på ansiktene til verdener som månen. Hvor månens høyland er - de lysere stedene - kan vi se en mangeårig historie med tunge krater, som dateres helt tilbake til de tidligste dagene i solsystemet: for mer enn 4 milliarder år siden. Det er veldig mange store kratere med mindre og mindre kratere inne: bevis på at det var et utrolig høyt påvirkningsnivå tidlig. Hvis du ser på de mørke områdene (månelandet), kan du imidlertid se langt færre kratre inne. Radiometrisk datering viser at de fleste av disse områdene er mellom 3 og 3,5 milliarder år gamle, og til og med det er annerledes nok til at mengden krater er langt mindre. De yngste regionene, funnet i Oceanus Procellarum (den største hoppen på månen), er bare 1,2 milliarder år gamle og er de minst krater.

Det store bassenget som er vist her, Oceanus Procellorum, er det største og også en av de yngste av alle månemariater, noe som fremgår av det faktum at det er en av de minst krater. Bildekreditt: NASA / JPL / Galileo romfartøy.

Ut fra dette beviset kan vi utlede at asteroidebeltet blir sparsrere og sparsrere etter hvert som kraterraten synker. Den ledende tankeskolen er at vi ikke har nådd den ennå, men på et tidspunkt i løpet av de neste milliarder årene, skal Jorden oppleve sin helt siste store asteroideangrep, og hvis det fortsatt er liv i verden, er den siste masseutryddelsen hendelse som oppstår fra en slik katastrofe. Asteroidebeltet utgjør mindre fare, i dag enn det noen gang har gjort tidligere.

Men Oort-skyen og Kuiper-beltet er forskjellige historier.

Kuiperbeltet er stedet for det største antallet kjente gjenstander i solsystemet, men Oort-skyen, svakere og fjernere, inneholder ikke bare mange flere, men er mer sannsynlig å bli forstyrret av en forbipasserende masse som en annen stjerne. Bildekreditt: NASA og William Crochot.

Utenfor Neptune i det ytre solsystemet er det et enormt potensial for en katastrofe. Hundretusener - om ikke millioner - av store is- og steinbiter venter i en tynn bane rundt solen vår, der en forbipasserende masse (som Neptun, et annet Kuiper-belte / Oort-skyobjekt, eller en forbipasserende stjerne / planet) har potensial til å forstyrre gravitasjonsmessig. Forstyrrelsen kan ha et antall resultater, men et av dem er å kaste det mot det indre solsystemet, hvor det kan komme som en strålende komet, men hvor den også kan kollidere med vår verden.

Hvert 31 millioner år eller så beveger solen seg gjennom det galaktiske planet og krysser over regionen med størst tetthet når det gjelder galaktisk breddegrad. Bildekreditt: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (av den viktigste galakseillustrasjonen), modifisert av Wikimedia Commons-bruker Cmglee.

Interaksjonene med Neptune eller andre objekter i Kuiperbeltet / Oort-skyen er tilfeldige og uavhengige av noe annet som skjer i galaksen vår, men det er mulig at det går gjennom et stjernerikt område - for eksempel den galaktiske disken eller en av spiralarmene våre - kan forbedre oddsen for en kometstorm, og sjansen for en kometstreik på Jorden. Når solen beveger seg gjennom Melkeveien, er det en interessant skjul av sin bane: omtrent en gang hvert 31. million år, eller så, passerer den gjennom det galaktiske planet. Dette er bare omløpsmekanikk, da solen og alle stjernene følger elliptiske stier rundt det galaktiske sentrum. Men noen mennesker har hevdet at det er bevis for periodiske utryddelser på den samme tidsskalaen, noe som kan antyde at disse utryddelsene utløses av en kometstorm hvert 31. million år.

Andelen arter som har blitt utdødd i løpet av en rekke tidsintervaller. Den største kjente utryddelsen er den permiske-triasiske grensen for rundt 250 millioner år siden, hvis årsak fremdeles er ukjent. Bildekreditt: Wikimedia Commons-bruker Smith609, med data fra Raup & Smith (1982) og Rohde og Muller (2005).

Er det sannsynlig? Svaret finner du i dataene. Vi kan se på de største utryddelseshendelsene på jorden som det fremgår av fossilprotokollen. Metoden vi kan bruke er å telle antall slekter (ett trinn mer generisk enn "arter" i hvordan vi klassifiserer levende vesener; for mennesker er "homo" i homo sapiens vår slekt) som eksisterer til enhver tid. Vi kan gjøre dette med mer enn 500 millioner år tilbake i tid, takket være bevisene som finnes i sedimentær bergart, slik at vi kan se hvilke prosent som både eksisterte og døde av i et gitt intervall.

Vi kan da se etter mønstre i disse utryddelseshendelsene. Den enkleste måten å gjøre det på, kvantitativt, er å ta Fourier-transformasjonen av disse syklusene og se hvor (om noe sted) mønstre dukker opp. Hvis vi for eksempel så masseutryddelseshendelser hvert 100 millioner år, for eksempel der det var et stort fall i antall slekter med den nøyaktige perioden hver gang, ville Fourier-transformasjonen vise en enorm pigg med en frekvens på 1 / (100 millioner år). Så la oss komme rett til det: hva viser utryddelsesdataene?

Et mål på biologisk mangfold, og endringer i antall slekter som til enhver tid eksisterer, for å identifisere de største utryddelseshendelsene de siste 500 millioner årene. Bildekreditt: Wikimedia Commons-bruker Albert Mestre, med data fra Rohde, RA og Muller, RA

Det er noen relativt svake bevis for en pigg med en frekvens på 140 millioner år, og en annen, litt sterkere pigg ved 62 millioner år. Hvor den oransje pilen er, kan du se hvor det skulle oppstå en periode på 31 millioner år. Disse to piggene ser store ut, men det er bare i forhold til de andre piggene, som er helt ubetydelige. Hvor sterke, objektivt sett er disse to piggene, som er vårt bevis for periodisitet?

Denne figuren viser Fourier-transformasjonen av utryddelseshendelser de siste 500 millioner årene. Den oransje pilen, satt inn av E. Siegel, viser hvor en periodisitet på 31 millioner ville passe inn. Bildekreditt: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Sykler i fossilt mangfold. Naturen 434: 209–210.

I en tidsramme på bare ~ 500 millioner år, kan du bare plassere tre mulige 140 millioner års masseutryddelser der inne, og bare rundt 8 mulige 62 millioner års hendelser. Det vi ser stemmer ikke med en hendelse som skjer hver 140 million eller hvert 62 millioner år, men snarere hvis vi ser en hendelse i fortiden, er det en økt sjanse for å få en annen hendelse enten 62 eller 140 millioner år i fortiden eller fremtiden . Men, som du tydelig kan se, det er ingen bevis for en periode på 26–30 millioner år i disse utryddelsene.

Hvis vi begynner å se på kratrene vi finner på jorden og den geologiske sammensetningen av den sedimentære bergarten, faller imidlertid ideen fra hverandre. Av alle påvirkningene som oppstår på jorden, kommer mindre enn en fjerdedel av dem fra objekter som stammer fra Oort-skyen. Enda verre, av grensene mellom geologiske tidsskalaer (triassisk / jura, jura / kritt, eller kritt / paleogengrensen), og de geologiske registreringene som tilsvarer utryddelseshendelser, viser bare hendelsen fra 65 millioner år siden den karakteristiske aske-og -støvlag som vi forbinder med en stor innvirkning.

Grenselaget av kritt-paleogen er veldig distinkt i sedimentær bergart, men det er det tynne laget med aske og dets elementære sammensetning, som lærer oss om den utenomjordiske opprinnelsen til påvirkeren som forårsaket masseutryddelsen. Bildekreditt: James Van Gundy.

Tanken om at masseutryddelser er periodiske er en interessant og overbevisende en, men bevisene er rett og slett ikke der for det. Ideen om at solens passering gjennom det galaktiske planet forårsaker periodiske påvirkninger forteller også en flott historie, men igjen, det er ingen bevis. Faktisk vet vi at stjerner kommer innen rekkevidde av Oort-skyen hvert halvt million år eller så, men vi er absolutt godt fordelt mellom disse hendelsene for tiden. I overskuelig fremtid har ikke jorden økt risiko for at en naturkatastrofe kommer fra universet. I stedet ser det ut som vår største fare utgjør av det stedet vi alle gruer oss til å se: på oss selv.

Starts With A Bang er nå på Forbes, og utgis på Medium takket være Patreon-supporterne. Ethan har forfatter to bøker, Beyond The Galaxy, og Treknology: The Science of Star Trek fra Tricorders til Warp Drive.