Вызов природы: могут ли вспышки сверхновых звезд вызвать рак и мутации
И стоит ли людям опасаться коллапсирующих массивных небесных тел, как предполагают ученые
Российские ученые выдвинули гипотезу, что вспышки сверхновых звезд способны вызывать рак и мутации на Земле. Согласно их исследованиям, частицы высокой энергии при их прохождении через атмосферу способствуют образованию радиоактивного изотопа углерода С-14. Он распространяется в биосфере и накапливается в организме человека. В том числе встраивается в молекулы ДНК и при распаде может нарушать их структуру, что способствует возникновению нарушения развития клеток. Эксперты отметили, что при обычном радиационном фоне влияние С-14 незначительно.
Как сверхновые провоцируют рак и мутации
Ученые из Физико-технического института (ФТИ) им. А.Ф. Иоффе РАН пришли к выводу, что космические лучи, которые образовались при вспышках ближних к Земле сверхновых звезд, способны вызвать у обитателей нашей планеты рак, генетические патологии и мутации.
Сверхновыми физики называют астрономические события, когда на последних этапах жизни массивной звезды она исчерпывает запас топлива, после чего происходит коллапс — быстрое сжатие внешних оболочек небесного тела под действием сил тяготения. При этом в космос выбрасывается большое число частиц высокой энергии.
Выводы специалистов опираются на расчеты, согласно которым при прохождении таких космических частиц через верхние слои атмосферы Земли в ней скачкообразно, по сравнению с обычным фоном, увеличивается содержание радиоактивного углерода С-14. Он возникает при столкновении нейтронов высокой энергии с ядрами азота — основного газа в атмосфере нашей планеты. В дальнейшем С-14 сравнительно быстро распространяется в биосфере и, в конце концов, попадает в организм человека. Там он становится источником внутреннего радиоактивного излучения.
— Углерод — один из основных атомов в составе органических молекул. Встраиваясь в них, С-14 так же, как и обычный углерод С-12, совершает круговорот в природе и в итоге накапливается в человеческом теле. Это представляет опасность, поскольку, к примеру, ДНК, молекула — носитель наследственной информации, в своей основе содержит углеродные цепочки, — объяснил один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории масс-спектрометрии ФТИ РАН Анатолий Павлов.
По его словам, если в составе спирали ДНК присутствует С-14, то существует вероятность, что в какой-то момент он распадется. Это может спровоцировать повреждение ДНК-молекулы, изменение генетической программы клетки. Как следствие, ошибки в развитии клетки могут спровоцировать онкологию, генетические патологии или мутации.
Специалист отметил, что период полураспада С-14 достаточно большой — порядка 5700 лет. Поэтому вероятность распада одного атома в процессе человеческой жизни сравнительно невелика. Однако резкое увеличение содержания этих радионуклидов в организме, связанное с приходом к Земле частиц от вспышки сверхновой, значительно увеличивает вероятность неблагоприятных сценариев.
Как и где происходят вспышки сверхновых звезд
Как уточнил ученый, кроме влияния С-14, существуют и другие типы воздействия вспышек сверхновой на биологические объекты. В том числе посредством рентгеновских и гамма-лучей, а также благодаря истощению озонового слоя, спровоцированному частицами высоких энергий, что открывает дорогу для интенсивного губительного ультрафиолетового излучения от Солнца.
При этом после локального максимума повышенный радиационный фон может сохраняться еще в течение долгого периода — от сотен до тысяч лет. На такой исторической перспективе последствия вспышек сверхновых для земных организмов становятся более заметными.
— Согласно механизмам ускорения, в ударной волне от сверхновой наблюдается скачок интенсивности космических лучей. Затем повышенный фон остается постоянным продолжительное время. Длительность этого периода зависит от массивности сколлапсировавшей звезды и ее расстояния до Земли. Как рассчитали исследователи, зона в радиусе до 18 парсеков от эпицентра будет летальной для живых организмов. (1 парсек — это 3,26 светового года, или 30,9 трлн км. — «Известия»). Заметное влияние сколлапсировавших массивных звезд будет ощущаться на расстоянии до 100 парсеков, — пояснил Анатолий Павлов.
По его словам, подобные события в прошлом специалисты определяют по содержанию изотопа железа Fe-60 в марганцевых конкрециях на дне океана. Согласно таким исследованиям, за последние 10 млн лет близкие к Земле вспышки сверхновых происходили как минимум дважды. Последняя из них датирована периодом около 2,6 млн лет назад. Она могла стать причиной вымирания около 36% морской мегафауны.
Как пояснил ученый, близкие вспышки сверхновых могут быть связаны с прохождением Солнечной системы вблизи ассоциации звезд Скорпиона – Кентавра — ближайшего крупного скопления, в котором большое количество массивных светил.
Вместе с тем, подчеркнул он, вспышки сверхновых могут стать причиной положительных последствий. В том числе, как предполагает ряд специалистов, благодаря вспышке 2,6 млн лет назад, возможно, возникли мутации, которые привели к возникновению вида Homo — прапредка современного человека.
— В обычном состоянии человек от углерода C-14 получает около 0,01 мЗв (миллизиверта) накопленной радиации в год. При этом в нашем организме существует другой источник внутреннего излучения — это изотоп калия К-40, который дает 0,39 мЗв. А всего за счет естественных источников наш организм в среднем приобретает около 3 мЗв ежегодно. И вклад С-14 в этот процесс можно считать незначительным, — прокомментировал гипотезу ученых заведующий отделом экспериментальной радиобиологии и радиационной медицины ФМБЦ им. А.И. Бурназяна Андреян Осипов.
При этом, добавил эксперт, существуют теории, что Солнечная система с периодичностью проходит через диск своей галактики Млечный Путь, где интенсивность вспышек сверхновых выше. В эти периоды на Земле в сотни раз увеличивается уровень радиационного фона. И действительно, ряд исследователей связывает с этими событиями массовую гибель организмов. Например, исчезновение динозавров в конце мелового периода (66 млн лет назад) и наземных позвоночных и растительности во время пермского вымирания (252 млн лет назад).
— С другой стороны, стоит отметить, что жизнь на Земле зародилась при высоком радиационном фоне, — подчеркнул Андреян Осипов. — Существуют теории, которые утверждают, что ионизирующее излучение необходимо для поддержания жизнедеятельности организмов. Это подтверждают эксперименты, в ходе которых ученые наблюдали замедление развития животных, помещенных в условия без естественной радиации.
— Уровень С-14 в объектах биосферы, включая человека, не меняется на протяжении десятков и сотен тысячелетий. Он образуется постоянно из атомов азота под воздействием космических нейтронов. На этом эффекте, в частности, основан радиоуглеродный анализ (датирование археологических объектов по количеству накопленного С-14). При этом частота некоторых видов рака удваивается каждые 10 лет. Поэтому вряд ли можно считать радиоактивный углерод значимым фактором в развитии онкологии, — объяснил «Известиям» ведущий научный сотрудник Медицинского радиологического научного центра им. А.Ф. Цыба (филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава РФ) Владимир Зайчик.
Ожидание апокалипсиса свойственно человечеству, поэтому зачастую возникают теории, которые предполагают глобальные угрозы, резюмировал он.
