En stor, snabbt rörlig massa som slår på jorden skulle säkert kunna orsaka en massutrotningshändelse. En sådan teori skulle dock kräva starka bevis på periodiska påverkan, som Jorden inte verkar ha. Bildkredit: Don Davis / NASA.

Är massuttag periodiska? Och är vi skyldiga för en?

65 miljoner år utplånade en påverkan 30% av allt liv på jorden. Kan en annan vara nära förestående?

"Det som kan påstås utan bevis kan avfärdas utan bevis." -Christopher Hitchens

För 65 miljoner år sedan slog en massiv asteroid, kanske fem till tio kilometer över jorden, med hastigheter över 20 000 mil per timme. I följd av denna katastrofala kollision utrotades de jätteväckar som kallas dinosaurierna, som hade dominerat jordens yta i över 100 miljoner år. I själva verket utplånades cirka 30% av alla arter som för närvarande finns på jorden vid den tiden. Detta var inte första gången Jorden slogs av ett sådant katastrofalt föremål, och med tanke på vad som finns där ute kommer det sannolikt inte att vara det sista. En idé som har beaktats under en längre tid är att dessa händelser faktiskt är periodiska, orsakade av solens rörelse genom galaxen. Om så är fallet, borde vi kunna förutsäga när nästa kommer och om vi lever i en tid med kraftigt ökad risk.

Att drabbas av en jättestor bit av snabbrörande rymdskräp är alltid en fara, men faran var störst under solsystemets tidiga dagar. Bildkredit: NASA / GSFC, BENNU'S JOURNEY - Heavy Bombardment.

Det finns alltid en risk för en massutrotning, men nyckeln är att kvantifiera denna fara exakt. Utrotningshot i vårt solsystem - från kosmiskt bombardemang - kommer vanligtvis från två källor: asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, och Kuiper-bältet och Oort-molnet utöver Neptuns omloppsbana. För asteroidbältet, det misstänkta (men inte vissa) ursprunget till dinosauriemordaren, minskar våra odds för att bli drabbade av ett stort objekt betydligt över tiden. Det finns en god anledning till detta: mängden material mellan Mars och Jupiter tappas över tid, utan mekanism för att fylla på det. Vi kan förstå detta genom att titta på några saker: unga solsystem, tidiga modeller av vårt eget solsystem, och de flesta luftlösa världar utan särskilt aktiva geologier: Månen, Merkurius och de flesta månarna av Jupiter och Saturn.

De högsta upplösningarna av hela månens yta togs nyligen av Lunar Reconnaissance Orbiter. Maria (de yngre, mörkare regionerna) är tydligt mindre kraterade än månens högländer. Bildkredit: NASA / GSFC / Arizona State University (sammanställd av I. Antonenko).

Påverkanens historia i vårt solsystem är bokstavligen skriven på världar som månen. Där månhöglandet är - de ljusare fläckarna - kan vi se en lång historia av tunga krater, med anor helt tillbaka till de tidigaste dagarna i solsystemet: för mer än 4 miljarder år sedan. Det finns många stora kratrar med mindre och mindre kratrar inuti: bevis för att det var en otroligt hög grad av påverkningsaktivitet tidigt. Men om du tittar på de mörka regionerna (månmarien), kan du se mycket färre kratrar inuti. Radiometrisk datering visar att de flesta av dessa områden är mellan 3 och 3,5 miljarder år gamla, och till och med det är tillräckligt annorlunda att mängden krater är mycket mindre. De yngsta regionerna, som finns i Oceanus Procellarum (månens största sto), är bara 1,2 miljarder år gamla och är de minst kraterade.

Det stora bassängen som visas här, Oceanus Procellorum, är den största och också en av de yngsta av alla månmariorna, vilket framgår av det faktum att det är en av de minst kraterade. Bildkredit: NASA / JPL / Galileo rymdskepp.

Från detta bevis kan vi dra slutsatsen att asteroidbältet blir sparsrare och sparsrare med tiden, eftersom kraterfrekvensen sjunker. Den ledande tankeskolen är att vi inte har nått det ännu, men vid någon tidpunkt under de närmaste miljarder åren bör jorden uppleva sin mycket sista stora asteroidstrejk, och om det fortfarande finns liv i världen, den sista massutrotningen händelse som härrör från en sådan katastrof. Asteroidbältet utgör mindre risk för idag än någonsin tidigare.

Men Oort-molnet och Kuiper-bältet är olika berättelser.

Kuiper-bältet är platsen för det största antalet kända föremål i solsystemet, men Oort-molnet, svagare och mer avlägset, innehåller inte bara många fler, utan är mer troligt att bli störd av en förbipasserande massa som en annan stjärna. Bildkredit: NASA och William Crochot.

Utanför Neptune i det yttre solsystemet finns det en enorm potential för en katastrof. Hundratusentals - om inte miljoner - stora is- och stenbitar väntar i en sväng bana runt vår sol, där en förbipasserande massa (som Neptun, ett annat Kuiper-bälte / Oort-molnobjekt eller en förbipasserande stjärna / planet) har potential att gravitationsstöra den. Störningen kan ha valfritt antal resultat, men en av dem är att kasta den mot det inre solsystemet, där det kan komma som en lysande komet, men där den också kan kollidera med vår värld.

Varje 31 miljon år eller så rör sig solen genom det galaktiska planet och korsar över regionen med största täthet när det gäller galaktisk latitud. Bildkredit: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (av den viktigaste galaxillustrationen), modifierad av Wikimedia Commons-användaren Cmglee.

Interaktioner med Neptun eller andra föremål i Kuiper-bältet / Oort-molnet är slumpmässiga och oberoende av allt annat som händer i vår galax, men det är möjligt att det passerar genom en stjärnrik region - som den galaktiska skivan eller en av våra spiralarmar - kan förbättra oddsen för en kometstorm och risken för en kometstrejk på jorden. När solen rör sig genom Vintergatan, finns det en intressant skymning av dess bana: ungefär en gång var 31 miljon år eller så passerar den genom det galaktiska planet. Det här är bara omloppsmekanik, eftersom solen och alla stjärnor följer elliptiska vägar runt det galaktiska mitten. Men vissa människor har hävdat att det finns bevis för periodiska utrotningar på samma tidsplan, vilket kan antyda att dessa utrotningar utlöses av en kometstorm var 31 miljon år.

Andelen arter som har försvunnit under olika tidsintervall. Den största kända utrotningen är gränsen mellan Perm och Trias för ungefär 250 miljoner år sedan, vars orsak fortfarande är okänd. Bildkredit: Wikimedia Commons-användare Smith609, med data från Raup & Smith (1982) och Rohde och Muller (2005).

Är det troligt? Svaret finns i uppgifterna. Vi kan titta på de största utrotningshändelserna på jorden, vilket framgår av fossilregistret. Metoden vi kan använda är att räkna antalet släkter (ett steg mer generiskt än "arter" i hur vi klassificerar levande varelser; för människor är "homo" i homo sapiens vår släkt) som finns vid varje given tidpunkt. Vi kan göra detta med mer än 500 miljoner år tillbaka i tiden, tack vare bevisen som finns i sedimentärt berg, vilket gör att vi kan se vilka procent som både fanns och dödades av i ett visst intervall.

Vi kan sedan leta efter mönster i dessa utrotningshändelser. Det enklaste sättet att göra det, kvantitativt, är att ta Fourier-omvandlingen av dessa cykler och se var (om någonstans) mönster dyker upp. Om vi ​​såg händelser av massutrotning varje 100 miljoner år, till exempel, där det fanns en stor minskning av antalet släktingar med den exakta perioden varje gång, skulle Fourier-transformen visa en enorm topp med en frekvens av 1 / (100 miljoner) år). Så låt oss komma till rätt: vad visar utsläppsuppgifterna?

Ett mått på biologisk mångfald och förändringar i antalet släkten som finns vid en given tidpunkt för att identifiera de mest stora utrotningshändelserna under de senaste 500 miljoner åren. Bildkredit: Wikimedia Commons-användare Albert Mestre, med data från Rohde, RA och Muller, RA

Det finns några relativt svaga bevis för en spik med en frekvens på 140 miljoner år, och en annan, något starkare spik vid 62 miljoner år. Där den orange pilen är, kan du se var en period på 31 miljoner år skulle uppstå. Dessa två spikar ser enorma ut, men det är bara i förhållande till de andra spikarna, som är helt obetydliga. Hur starka, objektivt sett, är dessa två spikar, som är våra bevis för periodicitet?

Denna siffra visar Fourier-omvandlingen av utrotningshändelser under de senaste 500 miljoner åren. Den orange pilen, införd av E. Siegel, visar var en periodicitet på 31 miljoner år skulle passa in. Bildkredit: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Cykler i fossil mångfald. Natur 434: 209–210.

Inom en tidsram på bara ~ 500 miljoner år kan du bara anpassa tre möjliga 140 miljoner år stora massförlängningar där, och bara cirka 8 möjliga 62 miljoner händelser i året. Det vi ser passar inte med en händelse som händer var 140 miljoner eller var 62 miljoner år, men snarare om vi ser en händelse i det förflutna, finns det en ökad chans att ha en annan händelse antingen 62 eller 140 miljoner år i det förflutna eller framtiden . Men, som du tydligt kan se, det finns inga bevis för en periodisering på 26–30 miljoner år i dessa utrotningar.

Om vi ​​börjar titta på kratrarna som vi hittar på jorden och den geologiska sammansättningen av det sedimentära berget, faller emellertid idén fullständigt. Av alla påverkan som uppstår på jorden kommer mindre än en fjärdedel av dem från föremål som härrör från Oort-molnet. Ännu värre är gränserna mellan geologiska tidsskalor (triass / jura, jura / krita eller krita / paleogengränsen), och de geologiska uppgifterna som motsvarar utrotningshändelser, bara händelsen för 65 miljoner år sedan visar den karakteristiska aska-och -dammlager som vi förknippar med en stor påverkan.

Gräntskiktet av krita-paleogen är mycket distinkt i sedimentärt berg, men det är det tunna skiktet av aska och dess elementära sammansättning, som lär oss om det utomjordiska ursprunget till slaganordningen som orsakade massutrotningshändelsen. Bildkredit: James Van Gundy.

Tanken att massutrotningar är periodiska är en intressant och övertygande idé, men bevisen är helt enkelt inte där. Tanken att solens passage genom det galaktiska planet orsakar periodiska effekter berättar också en stor historia, men återigen finns det inga bevis. Vi vet faktiskt att stjärnor kommer inom räckhåll för Oort-molnet varje halv miljon år eller så, men vi är säkert väl fördelade mellan dessa händelser för närvarande. Under överskådlig framtid riskerar inte jorden att en naturkatastrof kommer från universum. Istället ser det ut som att vår största fara utgörs av det ställe som vi alla fruktar att titta på: på oss själva.

Starts With A Bang är nu på Forbes och publiceras på Medium tack vare våra Patreon-supportrar. Ethan har författat två böcker, Beyond The Galaxy, och Treknology: The Science of Star Trek från Tricorders till Warp Drive.