Supernovas próximas, 60Fe e a Bolha Local: como a radiação cósmica pode ter influenciado a vida na Terra

Quando uma estrela muito massiva termina sua vida em uma supernova, o resultado vai muito além de uma liberação colossal de energia.

Essas explosões também fabricam parte dos elementos pesados. Um exemplo é o ferro, que é arremessado para o espaço durante a detonação.

Ferro-60 nos sedimentos marinhos e o rastro de supernovas

Na Terra, cientistas identificaram dois acúmulos do isótopo de ferro Fe60 em sedimentos do fundo do mar. Um deles remonta a cerca de dois ou três milhões de anos, e o outro a aproximadamente cinco ou seis milhões de anos.

As mesmas explosões que geraram esse ferro também teriam exposto o planeta a radiação cósmica.

Em um novo estudo submetido às Cartas do Jornal Astrofísico, pesquisadores estimam quanta energia dessas explosões chegou até a Terra e discutem de que maneira essa radiação pode ter influenciado a vida aqui.

O artigo tem o título "Vida na Bolha: como uma supernova próxima deixou marcas efêmeras no espectro de raios cósmicos e impressões indeléveis na vida". A autora principal é Caitlyn Nojiri, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz.

"A vida na Terra está constantemente evoluindo sob exposição contínua à radiação ionizante de origem tanto terrestre quanto cósmica", escrevem os autores.

A radiação terrestre diminui lentamente ao longo de bilhões de anos. Já a radiação cósmica não segue essa mesma tendência: a dose que atinge o planeta muda conforme o Sistema Solar se desloca pela galáxia.

"A atividade de supernovas (SN) próximas tem o potencial de elevar os níveis de radiação na superfície da Terra em várias ordens de magnitude, o que se espera ter um impacto profundo na evolução da vida", afirmam.

Supernova próxima e a Bolha Local: estrelas OB, ventos e uma cavidade no meio interestelar

Segundo os autores, o acúmulo mais recente, com cerca de dois milhões de anos, estaria ligado diretamente a uma explosão de supernova. Já o sinal mais antigo teria outra origem: a passagem da Terra (com o Sistema Solar) por uma “bolha”.

A “bolha” mencionada no título do estudo está associada a um tipo específico de estrela, as chamadas estrelas OB. Elas são muito massivas, extremamente quentes e têm vida curta, além de geralmente nascerem em aglomerados.

Essas estrelas produzem ventos intensos e contínuos, que varrem o meio interestelar e criam “bolhas” de gás quente. O Sistema Solar está dentro de uma delas, a Bolha Local, que tem quase 1.000 anos-luz de largura e teria sido formada há vários milhões de anos.

Os autores afirmam que a entrada da Terra na Bolha Local ocorreu há cerca de cinco ou seis milhões de anos, o que explicaria o acúmulo mais antigo de Fe60. Para eles, o pico mais jovem, de dois ou três milhões de anos, vem de uma supernova específica.

"É provável que o pico de 60Fe em cerca de 2-3 Myr tenha se originado de uma supernova ocorrida na associação Centaura Superior Lupus em Scorpius Centaurus (~140 pc) ou na associação Tucana Horologium (~70 pc). Já o pico de ~ 5-6 Myr provavelmente é atribuído à entrada do Sistema Solar na bolha", escrevem os autores.

A Bolha Local não é uma região “tranquila”. Para existir, ela teria precisado de várias supernovas ao longo do tempo. Os autores registram que foram necessárias 15 explosões de SN nos últimos 15 milhões de anos para formar a LB.

"Sabemos, a partir da reconstrução da história da LB, que pelo menos 9 SN explodiram durante os últimos 6 Myrs", observam.

Com esses dados, os pesquisadores reuniram evidências e estimaram a quantidade de radiação associada a múltiplas SNe dentro da LB.

Doses de radiação cósmica e possíveis efeitos na vida na Terra

"Não está claro quais seriam os efeitos biológicos de tais doses de radiação", admitem, embora apresentem alguns cenários plausíveis.

Uma possibilidade é que a dose tenha sido suficiente para causar quebras de dupla fita no DNA. Trata-se de um tipo de dano grave, capaz de provocar alterações cromossômicas e até levar à morte celular. Ainda assim, o impacto potencial não se limita a danos imediatos: mudanças na taxa de mutação também entram na discussão.

"Quebras de dupla fita no DNA podem potencialmente levar a mutações e a um salto na diversificação de espécies", escrevem os pesquisadores. Eles citam um estudo de 2024 que concluiu que "a taxa de diversificação de vírus no lago africano Tanganyika acelerou 2-3 Myr atrás". Isso poderia ter relação com a radiação de SN?

"Seria atraente entender melhor se isso pode ser atribuído ao aumento na dose de radiação cósmica que prevemos ter ocorrido durante esse período", provocam os autores.

Ao mesmo tempo, eles ressaltam que a radiação dessas SN não teria sido forte o bastante para desencadear uma extinção. Ainda assim, poderia ter ampliado o número de mutações - e, por consequência, favorecido maior diversificação de espécies.

A radiação, afinal, é um componente permanente do ambiente. Seus níveis sobem e descem conforme eventos acontecem e conforme a Terra viaja pela galáxia. De algum modo, ela precisa fazer parte do conjunto de fatores que ajudou a produzir a diversidade de vida no nosso planeta.

"Portanto, é certo que a radiação cósmica é um fator ambiental fundamental ao avaliar a viabilidade e a evolução da vida na Terra, e a questão central diz respeito ao limiar para que a radiação seja um gatilho favorável ou prejudicial ao considerar a evolução das espécies", escrevem os autores.

Apesar disso, ainda falta clareza sobre como, exatamente, a radiação atua na biologia, quais limites seriam críticos e de que forma esses limites poderiam variar ao longo do tempo.

"O limiar exato só pode ser estabelecido com uma compreensão clara dos efeitos biológicos da radiação cósmica (especialmente múons que dominam ao nível do solo), o que permanece muito pouco explorado", escrevem Nojiri e seus coautores.

O estudo reforça que, percebamos isso no cotidiano ou não - e mesmo que nem nos demos conta - o ambiente espacial exerce uma influência poderosa sobre a vida na Terra. Em períodos-chave da história do planeta, a radiação de SN pode ter afetado a taxa de mutação, contribuindo para moldar a evolução.

Sem explosões de supernovas, a vida na Terra poderia ter um aspecto muito diferente. Muita coisa precisou se encaixar para que estivéssemos aqui; talvez, em um passado remoto, supernovas tenham participado da cadeia evolutiva que, muito depois, levou até nós.

Este artigo foi publicado originalmente pelo Universe Today. Leia o artigo original.