1. K L I M A T I S K E
&
B I O L O G I S K E E F F E K T E R
V E D N Æ R G A M M A G L I M T O G S U P E R N O V A
L A R S V. T . O C C H I O N E R O
3 0 . N O V E M B E R 2 0 0 7
S T U D I E K O R T N R : 2 0 0 5 2 1 3 3

2. Introduktion
I de senere år har vi haft en meget heftig diskus-
sion omkring Jordens klimaforandringer, om h-
vorvidt de er skabt af mennesker eller har en na-
turlig årsag. En af de naturlige årsager der frem-
stilles er at Solen, og den kosmiske baggrundsstrå-
ling har en indflydelse, og at man kan se at Jordens
klima tit tidligere har ændret sig drastisk.
Vi kan forestille os at meget voldsomme fæno-
mener i universet, som f.eks. supernovaer og gam-
maglimt, også vil kunne have en væsentlig ind-
virkning på vores klima, hvis de ellers sker inden
for en ikke alt for fjern afstand. Dette ville også
medføre en biologisk effekt, og kan måske forkla-
re nogle af de store præ-historiske begivenheder,
som menneskets udvandring, masseudryddelser
mm.
I denne opgave skal vi kigge på hvilke modeller
der findes for de klimatiske, og biologiske udvik-
linger ved en nær supernova eksplosion og gam-
maglimt. Vi skal kigge på hvilke parametre som
vil have indflydelse, og om disse fænomener no-
gensinde har spillet en rolle for Jorden.
Gammaglimt
Vi starter med at kigge på udviklingen ved gam-
maglimt. Gammaglimt er fænomener hvor man
har observeret meget voldsomme udbrud af ener-
gi i gammaområdet, i tidsrum fra få sekunder til
minutter. Disse effekter menes bl.a. at kunne fore-
komme under et meget voldsomt stjernekollaps i
en supernova. Vi skal kigge på hvilke modeller vi
har for hvordan klimaet på Jorden vil ændres h-
vis vi blev ramt af et gammaglimt, som udsprang
relativt tæt på Jorden.
Klimatiske effekter ved nær
gammaglimt
Vi starter med at kigge på de klimatiske ændrin-
ger et gammaglimt kan fremprovokere. Vi kan fo-
restille os at en så stor udladning af energi vil ha-
ve indflydelse på klimaet. Vi skal kigge på, at det
område som vil blive beskadiget er Jordens ozon-
lag, da en så kraftig mængde stråling vil øge de
fotolytiske reaktioner, som naturligt er igangsat af
Solens stråling, som nedbryder ozonlaget.
Modellerne
Da vi ikke har direkte målinger af de klimatiske
effekter ved et gammaglimt, vil alle de modeller
vi har for det være computersimulerede. Man har
i simulationerne anvendt følgende antagelser (T-
homas et al., 2005): Vi ser på et gammaglimt med
en luminositet på 5 × 1044 W med en varighed på
10 s i en afstand ≤ 2 kpc. Der ses i øvrigt bort fra
menneskelig indvirkning på klimaet, da formålet
med simuleringen er at se om et gammaglimt kan
have forårsaget masseudryddelsen i slutningen af
Ordovicium, for ca. 440 mio. år siden.
Generelle klimatiske ændringer
For at se hvordan et gammaglimt påvirker de kli-
matiske forhold, skal vi først se hvordan de klima-
tiske forhold ændrer sig helt naturligt tidssmæs-
sigt og geografisk. Denne ændring kan vi så træk-
ke fra i modellerne når vi introducerer gammag-
limt. På figur 1 ser vi en graf over ændringerne i
Figur 1: Årlig og geografisk variation af ozons søj-
ledensitet uden påvirknining af gammaglimt (T-
homas et al., 2005, Fig. 2)
atmosfærens indhold af ozon. På x-aksen har vi ti-
den, som løber over et år, på y-aksen har vi Jor-
dens breddegrad, hvor 0◦ er ækvator, 90◦ er nord-
polen og −90◦ er sydpolen. Farveskalaen indike-
rer søjledensiteten af ozon. Som vi kan se er der en
ændring som funktion af året. Vi ser at når vi har
et minimum på nordpolen har vi maksimum på
sypolen og vice versa, hvorimod ækvator er stort
set upåvirket. Dette tyder på at variationen har en
1

3. afhængighed af Solens lys, da det lige passer med
at der er mindst ozon i de mere solbelyste områ-
der, som ækvator og polerne, skriftevis når det er
sommer og vinter. Vi skal for at forstå hvorfor vi
har disse ændringer, se på følgende reaktioner:
O3 + γ O2 + O (1)
N + O2 → NO + O (2)
N + NO → N2 + O (3)
Vi starter med at kigge på (1). Denne reaktion kan
løbe, som vi kan se, begge veje. Ved sollys, ved e-
nergier under 242 nm, vil reaktionen løbe fra højre
mod venstre, og producere ozon. Ved højere ene-
rigier vil fotonerne have nok energi til at foretage
fotodissociation, og reaktionen vil løbe fra venstre
mod højre. Dette er årsagen til at vi ser et dyk i
ozon ved sommer og vinterperioden for hhv. nord-
og sydpol, og at ozonmængen er relativt lav ved
ækvator. I reaktion (2) og (3) ser vi at noxider
(NOy) har en ozonnedbrydende effekt. De bevir-
ker nemlig at O2 bindes til kvælstof og ikke dan-
ner mere ozon, og skubber reaktion (1) mod højre.
Dannelsen af NO2 er også fotolytisk således at NO
skabes ved fotodissociation af NO2 ved høje ener-
gier, og NO2 skabes ved oxidation af NO ved lave-
re energier. Dette gør at de to noxider alternerende
er til stede både i dag- og nattetimer.
Ændringer ved gammaglimt
Vi vil nu bestråle Jorden med et gammaglimt. På
figur 2 ser vi ændringen af søjledensiteterne for
ozon og noxider ved gammaglimt, uden at kigge
på de variationer vi har set foregår som funktion
af geografi og tid. Gammaglimtet rammer Jorden
kl. 0, hvorefter vi kan se et meget hurtigt dyk i søj-
ledensiteten for ozon. Dette sker da reaktion (1)
vil gå i meget større grad mod højre, da vi med
gammaglimtet har tilført en masse energi. Samti-
dig ser vi at vi får en kraftig forøgelse af noxider-
ne, som begynder at omdannes indbyrdes, som be-
skrevet tidligere, men med langt større effekt, så-
ledes at den generelle mængde noxider er kontant.
Dette bevirker at vi får en ændring i ozon, som ik-
ke hurtigt kan genoprettes efter den relativt kor-
te tid selve glimtet varer, men som pg.a. den nye
noxid-densitet i atmosfæren bliver mere langva-
rig. Vi kan altså se at effekterne ved bestråling af
gammaglimt er mere alvorlige end som så.
Figur 2: Ændring af søjledensiteten for ozon og
noxider efter gammaglimt kl. 0. De generelle æn-
dringer er fjernet (Thomas et al., 2005, Fig. 3)
Vi har tidligere set at ozons og noxidernes ud-
vikling dog er meget afhængig af periode og geo-
grafi. Det kan derfor tænkes at der også vil være
ændringer i systemet hvis vi kigger på hvor og h-
vornår gammaglimtet rammer Jorden, noget som
figur 2 ikke tager hensyn til. Vi vil nu kigge på
ændringer i ozon og noxider for gammaglimt som
rammer Jorden ved forskellige breddegrader og
ved forskellige årstider.
Ændringer af noxider
Vi starter med at kigge på hvordan noxidernes søj-
ledensitet vil ændre sig efter et gammaglimt. På fi-
gur 3 på næste side ser vi en samling af 20 små
grafer. Hver repræsenterer de globale ændringer
af søjledensiteten for noxiderne, dog ved forskelli-
ge scenarier. Horisontalt ser vi hvordan årstiden h-
vori gammaglimtet indtræffer, påvirker Jorden (Vi
ser for marts, juni, september og december) og ver-
tikalt ser vi hvordan breddegraden hvor gammag-
limtet rammer påvirker Jorden (for −90◦–90◦ med
45◦ interval). På alle grafer indtræffer gammag-
limtet kl 12.00, som markeres som tiden 0.
Vi ser at ændringerne for densiteten er væsentli-
ge så snart gammaglimtet indtræffer. Vi ser at der
er væsentlig forskel på hvor gammaglimtet ram-
mer, og i hvilken periode det rammer. Vi ser at vi
altid har en voldsom påvirkning til at starte med
i den breddegrad hvor gammaglimtet rammer, h-
vorefter effekten bredes til resten af Jorden. Spe-
2

4. Figur 3: Grafer for noxiders søjledensitetsændringer ved gammaglimt på forskellige tider og forskellige
breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 4)
cielt kan man se at effekten ved ækvator hurtigt
spredes til polerne, hvorimod hvis gammaglimtet
indtræffer på polerne, bliver ændringerne mere lo-
kaliseret. Dette skyldes at vi har en atmosfærisk
transport fra ækvator til polerne via corioliskræf-
ten, samt at Solen ved ækvator vil hjælpe med at
rette op på situationen.
Ændringer af Ozon
Tilsvarende kan vi kigge på ændringerne i ozons
søjledensitet, som funktion af hvor og hvornår g-
limtet indtræffer Som det ses på figur 4 på den føl-
gende side ser vi samme effekter som vi så for æn-
dringerne i noxidernes søjledensitet, altså at æn-
dringerne ved ækvator bliver skubbet op til poler-
3

5. Figur 4: Grafer for ozons søjledensitetsændringer ved gammaglimt på forskellige tider og forskellige
breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 5)
ne, og ændringerne ved polerne er mere lokale, og
at ændringerne er øjeblikkelige efter et gammag-
limt. Vi kan nu se hvordan de årlige flukturatio-
ner i ozon, som vi tidligere har set på, påvirker
gammaglimtets påvirkning. Vi ser at der for po-
lerne nu er en væsenligt forskel på hvorvidt gam-
maglimtet sker i marts eller september måned, og
at polernes påvirkning, lige som de generelle æn-
dringer, er antisymetriske. Kigger vi på nordpo-
len, ser vi at effekterne er værst når gammaglimtet
fremkommer i september måned. Dette skyldes at
gammaglimtet rammer lige i starten af polarmør-
ket, og dermed i en periode hvor der ikke vil væ-
re noget sollys til at genetablere ozon de næste ca.
seks måneder. Som vi ser, påvirker dette klimaet
længe.
4

6. Figur 5: Grafer for ozons procentvise søjledensitetsændringer ved gammaglimt på forskellige tider og
forskellige breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 6)
Vi kan nu prøve at se på de ændringer som u-
delukkende er forårsaget af gammaglimtet, ved at
se på de procentvise ændringer i ozons søjledensi-
tet. Kigger vi på figur 5 ser vi (måske tydeligere)
de samme effekter vi har diskuteret før, nemlig at
det går værst for sig på nordpolen hvis gammag-
limtet rammer i september måned og bedst i marts
måned og vice versa for sydpolen. Noget bemær-
kelsesværdigt vi dog kan observere på denne graf
er at det ser ud til at der ved gammaglimt i nær-
heden af polerne, i starten har nogle spikes med
få måneders varighed hvor der ser ud til ikke at
nedbrydes, men produceres ozon, som altså kan
give nogle små ozonlommer. Dog forsvinder dis-
se spikes effekter i det lange løb. Men hvor længe
vil Jorden være påvirket af disse ozon ændringer?
5

7. Kigger vi på figur 6 ser vi at uafhængigt af hvil-
Figur 6: Procentvis ændring af ozons søjledensitet
som funktion af tid ved forskellige scenarier (Tho-
mas et al., 2005, Fig. 7)
ket scenarie der finder sted, ser det ud til at ozon
har genetableret sig selv i løbet af 10 –12 år. Den-
ne ændring sker hurtigst ved ækvator, som vi også
har set på figurerne 3 til 5 på side 3–5 pga. corio-
liskræfterne, som tenderer til at skubbe de danne-
de noxider mod polerne, og en mere effektiv solin-
tensitet som kan genskabe ozon. Årsagen til at e-
tableringen sker i løbet af 10–12 år er at noxidernes
har en begrænset levetid da de efterhånden trans-
porteres op i troposfæren, hvorefter de kan blive
regnet væk. Halveringstiden for sådan en proces
er ca. fem år, og det betyder altså at vi efter to hal-
veringstider har nedbragt antallet af noxider nok
til at vi kan genetablere ozonlaget.
Kortvarige ændringer
Vi har nu set på relativt langvarige ændringer af
vores klima. Alle graferne i de to forrige afsnit har
en tidsskala på flere år, men vi har alligevel på-
stået at ændringere ved et gammaglimt er øjeblik-
kelige. For at se nærmere på dette kan vi se på
mere kortvarige ændringer af ozon efter gammag-
limt. Tabel 1 viser de globale og lokale gennem-
snitlige procentvise ændringer af ozon, for gam-
maglimt som rammer på forskellige tider af døg-
net i marts måned på ækvator. Vi ser at vi allere-
de har en anderledes ændring af ozon, bare ved
forskellige tidspunkter på dagen hvori gammag-
limtet rammer. Vi ser at vi om natten har en større
Time of Day Global Average Localized
Noon −36 −55
2 P.M. −37 −55
4 P.M. −37 −55
6 P.M. −36 −55
8 P.M. −40 −57
10 P.M. −40 −57
Midnight −40 −57
2 A.M. −40 −57
4 A.M. −40 −57
6 A.M. −37 −55
8 A.M. −37 −55
10 A.M. −37 −55
Tabel 1: Maksimal procentvis ozonændring for
hver anden time for udbrud i marts ved ækvator
(Thomas et al., 2005, Tabel 3)
ændring, både globalt og lokalt, hvilket stemmer
overens med at der om natten ikke er nogen sol
til at genoprette ozon, og at der om natten sker en
større produktion af noxider. Vi kan nu prøve at
se på meget kort skala hvordan gammaglimtet på-
virker ozon, for at se om det faktisk er instantant
Ser vi på figur 7 kan vi se at ændringerne i søjle-
Figur 7: Søjledensitet af noxider, for gammaglimt i
marts ved ækvator. (Thomas et al., 2005, Fig. 11)
densiteten for noxiderne faktisk er instantane, og
vi derfor har en reel ændring af vores klima så s-
nart gammaglimtet indtræffer.
6

8. Figur 8: Grafer for de relative ændringer af sollysets flux ved gammaglimt på forskellige tider og for-
skellige breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 19)
Istider efter gammaglimt
Vi har nu set hvordan et gammaglimt med retning
mod Jorden kan påvirke ozonlaget i vores atmos-
fære. Men der er flere klimatiske effekter som et
gammaglimt kan forårsage. Som nævnt tidligere
vil gammaglimtet kontribuere til dannelse af noxi-
der. NO er et stof som har en høj albedo, altså kan
den øge Jordens refleksion af lyset, og dermed s-
ænke dens temperatur. NO produceres ved reak-
tion (2) og nedbrydes ved reaktion (3). Men under
store energier, som under vores gammaglimt, vil
reaktionerne forskubbes således at (2) forløber væ-
sentlig hurtigere end (3), som dermed giver anled-
ning til en kraftig forøgelse af NO. Denne væsent-
lige forøgelse af mængden af NO kan forsage en
7

9. istid, i løbet af perioden mens ozonlaget er væk.
Dette er interessant da man ofte nemt kan datere
istider, og disse kan altså fungere som indicie for,
om et gammaglimt nogensinde har forsaget klima-
tiske ændringer på Jorden. Vi ser på figur 8 på fo-
regående side at der meget vel kan ske en ændring
i sollysets flux, og dermed en temperaturændring
som kan skabe en istid, efter et gammaglimt. Selv-
følgeligt ser vi at vi får de største ændringer ved
de scenarier hvor der produceres flest noxider, alt-
så f.eks. ved nordpolen i september måned.
Biologiske ændringer ved gammaglimt
Vi har nu kigget på de klimatiske ændringer ved
et nært gammaglimt. Men enhver så drastisk kli-
matisk ændring vil også medføre en biologisk æn-
dring. Ozon kan, i kraft af reaktion (1) på side
2, absorbere 90% af den UV stråling som Solen
udsender (i bølgelænder mellem 290 nm–315 nm).
Ioniserende elektromagnetisk stråling kan beska-
Figur 9: Skade på DNA som funktion af strålin-
gens bølgelængde (Thomas et al., 2005, Fig. 1)
dige DNA, ved at de elektroner som dannes ved
ionisering kan gå ind og „klippe“ i DNAs dobbel-
te helix strukturer, enten ved at kun beskadige en
af strengene, hvilket vil forsage celleskader, eller
ved at beskadige begge strenge i strukturen, og gi-
ve mulighed for forkert gensamling af DNA, og
dermed forsage forandringer som kan føre til cel-
lemutationer som f.eks. kræftceller. Som man kan
se på figur 9 så er netop de bølgelænder som ozon
absorberer ganske skadelige for DNA (hvilket er
jo årsagen til at man bør passe på ikke at blive
skoldet af Solen). Ved en væsentlig nedbrydning
af ozon, kan vi altså forestille os at vi også tilsva-
rende får en væsentlig mængde skader. På figur
10 på næste side ser vi hvordan de forskellige s-
cenarier for bestråling af gammaglimt, vil forsage
DNA skader. Figuren er normaliseret efter de gen-
nemsnitlige årlige antal DNA-skader, så man kun
ser de effekter som gammaglimtet forårsager. Vi
ser at det generelle største antal DNA-skader fore-
kommer ved ækvator og breddegraderne omkring
den. Samtidig ser vi at den største skade sker i de
scenarier hvor ozonnedbrydningen er størst. Der-
imod ser det ud til at DNA-skader kun er lokalise-
ret omkring den pol som gammaglimtet eventuelt
rammer. Det vil altså sige at ved et gammaglimt,
vil man have de største overlevelseschancer i nær-
heden af polerne, i særdeleshed hvis gammaglim-
tet rammer den anden pol.
Præ-historisk evidens for
klimaforandringer forårsaget af
gammaglimt
Vi kan nu kigge på, om vi nogensinde på Jorden
har haft en periode, som kunne være blevet påvir-
ket af et gammaglimt. Masseudryddelsen som af-
sluttede Ordovicium perioden er en meget kryptisk
en af slagsen (Melott et al., 2004). Ordovicium, som
spænder fra ca. 488 til 444 mio. år siden, afslutte-
des under en næsten total udrydelse af store de-
le af havets invertebrater, under en relativ kortva-
rig istid, som brat afkølede den ellers varme (pga.
kraftig drivhuseffekt) Jord. En af de årsager som
man har attribueret denne begivenhed har været
netop et gammaglimt. Evidenserne for det, er den
kortvarige istid som fulgte af udryddelsen, som
vi har set kan forekomme efter et gammaglimt p-
ga. forøgelse af NO i atmosfæren, og det faktum
at mange af de dyr som blev udryddet var meget
følsomme over for stråling, og levede omkring æ-
kvator i ikke alt for dybt vand (som kan skærme
for strålingen) hvilket passer meget godt med be-
skrivelsen af hvilke områder der ville blive ramt
af DNA-skader efter et gammaglimt. Der arbejdes
dog også med andre modeller for masseudryddel-
8

10. Figur 10: Grafer for relative DNA skader ved gammaglimt på forskellige tider og forskellige breddegra-
der (Thomas et al., 2005, Fig. 17)
sen, som ikke involverer gammaglimt. 1
1Afsnittet „Gammaglimt“ er udfærdiget ud fra Thomas
et al. (2005) og Melott et al. (2004)
Supernova
Når en stor stjerne nærmer sig sin død, vil den bli-
ve ustabil når den får dannet en jernkerne, som ik-
ke kan anvendes i den videre energiproduktion.
Dette medfører at stjernen begynder at kollapse,
dog under nogle voldsomme stød, som kan få
stjernen til at eksplodere i en supernova, som er
9

11. en af de mest voldsomme og energirige processer
man kan observere i universet. Supernovaer slyn-
ger moderstjernens materiale ud i rummet, sam-
men med store mængder energi, som får super-
novaen til at lyse klarere end resten af galaksen i
nogle uger til måneder, og andre kosmiske partik-
ler, og bidrager dermed til mængden af kosmiske
partikler i universet, som kan tænkes at have en
indflydelse på Jordens klima. Samtidig må en re-
lativt nær supernova også have indflydelse på Jor-
dens klima.
Klimatiske effekter ved nær supernova
En stjernes levealder er afhængig af dens masse,
således at store, tunge stjerner, som kan danne su-
pernovaer, lever i kortere tid end mindre stjerner
som Solen. Derfor kan vi i løbet af Solens, og der-
med Jordens, levetid opleve op til flere af sådan-
ne store stjernes fulde udvikling. Altså må vi ef-
ter perioder med stjernedannelse af store stjerner,
efterfølgende have en periode med supernovaer.
Da stjernedannelse viser sig at foregå i perioder
skulle vi på Jorden kunne observere en ændring af
klimaet som foregår nogle millioner år efter peri-
oden med stjernedannelse. Men hvordan påvirker
supernovaer klimaet?
Under supernova vil vi få dannet store mæng-
der kosmiske partikler og fotoner. Når kosmiske
partikler rammer Jordens atmosfære, vil de reage-
re med atmosfæren, og danne en shower af forskel-
lige typer partikler, nogle af hvilke vi kan obser-
vere på Jorden (som f.eks. myoner). En teori for
klimatiske forandringer på Jorden er at kosmiske
partikler fungerer som de elementer hvorpå vand
kan kondenseres for at lave skydannelse. Model-
len forudsiger således at de periodiske ændringer
der har været af Solens aktivitet, og dermed mag-
netfelt som afskærmer Jorden fra mange af de kos-
miske partikler, kan have haft en indflydelse på
Jordens klimatiske udvikling. Men selvfølgelig vil
mængden af kosmiske partikler også spille en rol-
le, således at hvis vi bevæger os i et område med
store mængder kosmiske partiler, vil vi få en stør-
re skydannelse på Jorden. Dette kan f.eks. ske un-
der en periode med supernova. Skydannelse på
Jorden bevirker at Jordens albedo stiger og Jorden
dermed nedkøles. Sker dette i tilpas stor grad kan
en stor shower af kosmiske partikler forårsage en
istid.
Klimaændringer efter stjernedannelse
Vi kan nu prøve at undersøge om vi har en rela-
tion mellem stjernedannelse og istider på Jorden
(Marcos and Marcos, 2007). På figur 11 ser vi at
Figur 11: Normaliseret stjernedannelse i nabo-
områder som funktion af tiden. Perioderne med
stjerne indikerer perioder med istid på Jorden. De
tegnede linier er moving averages for forskellige pe-
riodicitet af stjernedannelse. (Marcos and Marcos,
2007, Fig. 2)
vi efter en peak i stjernedannelse har, efter få Myr,
kommer der en istid på Jorden. Dette ser i hvert
fald ud til at gælde for de første par peaks. For bed-
re at kunne se relationen mellem istider og stjer-
nedannelse for de andre punkter, kan man plot-
te en graf for stjernedannelse som funktion af is-
tid, og se om vi har en sammenhæng. Dette kan
vi se på figur 12 på næste side hvor vi kan se at
vi med lidt god vilje kan fitte punkterne til en ret
linie, og vise at der er en direkte relation mellem
stjernedannelse og efterfølgende istider på Jorden.
Selvfølgelig ser vi at vi har store usikkerheder på
målingerne af tiderne, og tendensen kan derfor
måske mere være affødt af menneskelig symbol-
genkendelse end reel sammenhæng. Men kigger
vi på det kunne det altså tyde på at, om ikke andet,
så har de supernovaer som efterfulgte stjernedan-
nelse haft en indvirkning på vores klima.
Klimaændringer ved større tidsskala
Når vi ser at stjernedannelse i naboegne kan give
en effekt på Jordens klima, kan vi forestille os at
10

12. Figur 12: Sjernedannelse som funktion af istid på
Jorden. Itegnet lineær fit som viser at der skulle
være en relation. (Marcos and Marcos, 2007, Fig.
6)
vi kan have meget vidtrækkende effekter på klima
hvis vi kigger på den kosmiske stråling som stam-
mer fra hele Mælkevejen. Til dels har vi at vi rote-
rer rundt i Mælkevejen i løbet af et par hundrede
millioner år. Dette bevirker at vi i nogle perioder
passerer gennem galaksearmene, som vi ved er
sted for stor stjernedannelse, og dermed kan for-
klare klimatiske effekter over relative korte tids-
skalaer. Men kigger vi på den generelle galaktiske
kosmiske stråling ser vi at vi også her har en effekt
(Svensmark, 2003) Vi kigger på figur 13. På den
øverste graf ser vi ændringerne af galaktiske kos-
miske stråler i løbet af solsystemet historie. Disse
ændringer er fundet ud fra modelberegninger. På
den nederste graf ser vi ændringerne af Jordens
indhold af CO2 og havniveau, som begge er pa-
rametre for Jordens klima. Sammenligner vi de to
grafer ser vi at de svarer nogenlunde overens, og
kigger vi på de grå felter i den nederste graf, som
repræsenterer perioder med istid på Jorden, ser vi
at disse passer nogenlunde overens med de områ-
der med stor kosmisk stråling. Vi ser altså at kos-
miske stråler, og dermed supernovaer, generelt ser
ud til at have haft en indflydelse på ændringerne i
Jordens klima over lange tidsperioder.
Figur 13: Øverst(A): Galaktisk baggrundsstråling
som funktion af solsystemets historie. Nederst(B):
Relative ændringer af havniveau (tykke line) og
CO2 (Stripplede linie) som funktion af solsyste-
mets historie, med istider markeret som grå felter.
Begge tidsskala er ens. (Svensmark, 2003, Fig. 4)
Evidens for supernova inducerede
påvirkninger af Jorden
Vores evidens for en sammenhæng mellem Jor-
dens klima og supernovaer er indtil videre baseret
på modelberegninger og simuleringer. Det kunne
være godt at få et håndgribeligt bevis på at su-
pernovaer vitterligt har påvirket Jorden på den
ene eller anden måde. Under en supernova ud-
sendes også moderstjernens oprindelige materia-
le. Det kan derfor tænkes at hvis Jorden har været
påvirket af en supernova på klods hold, vil noget
af stjernens materiale være blæst på Jorden. Su-
pernovaer danner bl.a. jern-isotopen 60Fe som ikke
findes på Jorden naturligt (Knie et al., 2005). Under
udgravninger af sedimenter på havets bund, fin-
der man Mangan-Jern legeringer i lag, som man
netop kan bruge til at datere tilbage. På figur 14
på næste side ser vi 60Fe/Fe som funktion af sedi-
mentets alder. Vi ser en tydelig peak ved en alder
på omkr. 2.8 Myr. Da 606
0Fe som sagt ikke bur-
de eksistere på Jorden, kan vi se at vi her har e-
videns for at en, eller flere, supernovaer ganske
korrekt er eksploderet på relativ tæt hold, og kan
11

13. Figur 14: 60Fe/Fe som funktion af sedimentets al-
der. Den stiplede linie indikerer baggrunden. (K-
nie et al., 2005, Fig. 1)
have givet variationer i klimaet. Man skal dog hol-
de hovedet koldt. Det viser sig nemlig at meteorit-
ter under bombardament fra kosmisk stråling fak-
tisk kan danne 606
0Fe, og de forekomster vi alt-
så finder kan stamme fra nogle mini-meteoritter
som er indkapslet i mangan-jern sedimentet i ste-
det (Basu et al., 2007). Under dannelse af 606
0Fe
på meteoritterne, vil der også være en dannelse af
helium-isotopen 33He, som altså ikke er dannet af
supernova. Vi kan altså detektere om vores 606
0Fe
stammer fra supernova eller minimeteoritter, ved
at samtidig kigge på forholdet mellem 33He og He
i det samme sediment. Vi kan se på figur 15 at vi i
den periode hvorfra vores 60Fe stammer, også har
en markant forøgelse af 3He, og selvom der ser ud
til generelt at være mere He i de tidligere perioder,
så kan vi se at forholdet 3He/4He også er højere
for denne periode. Altså kunne det tyde på at det
fundne 606
0Fe ikke stammer fra supernova, men
fra minimeteoritter. Dog er det ikke fordi usikker-
heden på figur 15 er meget høj, så vi kan stadig
have en effekt fra supernovaer.
Figur 15: Koncentration af 4He og 3He og forhol-
det mellem dem som funktion af sedimetentet al-
der. De grå områder indikerer det alder hvor man
har fundet 60Fe. (Basu et al., 2007, Fig. 1)
12

14. Historiske eftervisninger
Vi har kigget hovedsageligt på hvordan super-
novaer påvirker Jordens klima ved at frembringe
kosmiske partikler. Dog kan vi forestille os at hvis
en supernova går af meget tæt på os, vil vi opleve
effekter som kunne ligne dem ved et gammaglimt,
med nedbrydelse af ozon pga. stråling osv.
Vi kan se, ligesom ved gammaglimt, om super-
novaer har betydet noget for den præ-historiske
udvikling. Der er teorier som går på at de klima-
forandringer som satte mennesket igang med at
udvandre fra Afrika, faktisk stammede fra en su-
pernova. Samtidig er der også teorier om at super-
novaer kan have forårsaget en meteorstorm som
kunne have udryddet mammutten (Krotz, 2006).
Dog er det sidste ret tvivlsomt hvis man spørger
andre eksperter, da de ser mammuttens udryddel-
se som en blanding af klimatiske ændringer og
menneskelige forhold, og placerer således mam-
muttens som det første dyr som blev udryddet af
mennesket. 2
Konklusion
Vi har nu kigget på hvordan disse meget voldsom-
me fænomener kan påvirke Jorden. Vi har gam-
maglimtene, som kan udrydde ozonlaget og ska-
be små istider, og supernovaer som udsender kos-
miske stråler som kan katalysere skydannelse, og
dermed give Jorden en større albedo, som kan for-
årsage istider. Alt i alt ved vi ikke præcist hvad der
vil ske hvis et nært gammaglimt eller supernova
ville ramme os i dag.
Vi kan tænke os at de menneskeskabte ændrin-
ger i atmosfæren, som f.eks. vores egen udhuling
af ozonlaget, ville spille negativt ind under et e-
ventuelt gammaglimt, da vi nemmere ville få en
situation med meget lidt ozon, som i de værste til-
fælde i vores modeller. Dog kan vi overveje hvad
sandsynligheden er for at blive ramt af et gam-
maglimt som er tæt nok på at forsage skader på
os. Disse fænomener regner man med, er meget
retningsbestemte, og for tiden er der specelle pro-
grammer som alle kikkerter skal følge når man
blot observerer ét enkelt gammaglimt som er me-
2Afsnittet „Supernova“ er udfærdiget ud fra Basu et al.
(2007), Marcos and Marcos (2007), Knie et al. (2005), Svensmark
(2003) og Krotz (2006)
get fjernt. Så personligt tror jeg ikke at vi bliver be-
strålet af gammaglimt inden for de næste mange
år.
Når det gælder supernovaer så er den sidst ob-
serverede supernova i Mælkevejen fra 1050, og vi
kan dermed se at fænomenet er relativt sjældent,
desværre. Hvis vi skal vide mere om hvordan Jor-
dens klima er blevet, og bliver påvirket af kosmi-
ske fænomener skal vi bruge mere viden om disse
fænomener, og dermed flere målinger.
En viden omkring disse fænomener kan muligis
give os en bedre forståelse af Jordens udvikling,
naturlig som kulturel, og samtidig kan vi se at kli-
maforandringerne vi også i dag oplever på Jorden
kan skyldes mange ting. Hermed er det absolut ik-
ke sagt at mennesket ikke har haft en indflydelse
på klimaet de sidste århundreder. De effekter vi
har set har enten været praktisk taget instantane,
som ved gammaglimt, eller forløbende over me-
get lange perioder, så de kan ikke fuldt ud forkla-
re Jordens nuværende udvikling. Til gengæld kan
vi overveje hvordan modellerne ville se ud hvis vi
introducerede den menneskelige effekt. Måske vil
vores ændringer i klimaet koste os endnu dyrere i
en katastrofesituation.
Men nu må vi vente og se til den næste su-
pernova indtræffer i Mælkevejen, så vi bedre kan
lære noget om dem. Vi har mange kandidater af
stjerner som ligger inden for en ikke alt for fjern
afstand, som er på vippen til at eksplodere, som
f.eks. Betelgeuse i stjernebilledet Orion. Vi kan alt-
så konkludere, som sædvanligt for denne forsk-
ningsgren, at vi ønsker flere supernovaer og gam-
maglimter til at give os nogle målepunkter. Bare
de ikke er for tæt på os.
13

15. Litteratur
Basu, S., F. Stuarta, C. Schnabel, and V. Klemm
(2007, April). Galactic-cosmic-ray-produced
3He in a ferromanganese crust: Any supernova
60Fe excess on earth? Physical Review Letters PRL
98, 141103.
Knie, K., G. Korschinek, T. Faestermann, E. Dor-
fi, G. Rugel, and A. Wallner (2005, November).
60Fe anomaly in a deep-sea manganese crust
and implications for a nearby supernova source.
Physical Review Letters, Volume 93, Number 17, 22.
Krotz, D. (2006). Supernova explosion may have
caused mammoth extinction.
Marcos, R. D. L. F. and C. D. L. F. Marcos (2007).
On the correlation between the recent star for-
mation rate in the solar neighbourhood and the
glaciation period record on earth. arXiv:astro-
ph/0405451v1.
Melott, A., B. Lieberman, C. Laird, L. Martin,
M. Medvedev, B. Thomas, J. Cannizzo, N. Ge-
hrels, and C. Jackman (2004). Did a gamma-
ray burst initiate the late ordovician mass extin-
ction? International Journal of Astrobiology 3 (1) :
5561.
Svensmark, H. (2003). Cosmic rays and the evo-
lution of earths climate during the last 4.6 billi-
on years. Submitted to Physical Review Letters
16th June 2003.
Thomas, B. C., A. L. Melott, C. H. Jackmana, C. M.
Laird, M. V. Medvedev, R. S. Stolarski, N. Geh-
rels, J. K. Cannizzo, D. P. Hogan, and L. M. Ejzak
(2005, November). Gamma-ray bursts and t-
he earth: Exploration of atmospheric, biological,
climatic, and biogeochemical effects. The Astrop-
hysical Journal 634:509533.
14

16. Figurer
1 Årlig og geografisk variation af ozons søjledensitet uden påvirknining af gammaglimt (Tho-
mas et al., 2005, Fig. 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Ændring af søjledensiteten for ozon og noxider efter gammaglimt kl. 0. De generelle æn-
dringer er fjernet (Thomas et al., 2005, Fig. 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3 Grafer for noxiders søjledensitetsændringer ved gammaglimt på forskellige tider og forskel-
lige breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
4 Grafer for ozons søjledensitetsændringer ved gammaglimt på forskellige tider og forskellige
breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
5 Grafer for ozons procentvise søjledensitetsændringer ved gammaglimt på forskellige tider
og forskellige breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
6 Procentvis ændring af ozons søjledensitet som funktion af tid ved forskellige scenarier (T-
homas et al., 2005, Fig. 7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
7 Søjledensitet af noxider, for gammaglimt i marts ved ækvator. (Thomas et al., 2005, Fig. 11) . 6
8 Grafer for de relative ændringer af sollysets flux ved gammaglimt på forskellige tider og
forskellige breddegrader (Thomas et al., 2005, Fig. 19) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
9 Skade på DNA som funktion af strålingens bølgelængde (Thomas et al., 2005, Fig. 1) . . . . . 8
10 Grafer for relative DNA skader ved gammaglimt på forskellige tider og forskellige bred-
degrader (Thomas et al., 2005, Fig. 17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
11 Normaliseret stjernedannelse i nabo-områder som funktion af tiden. Perioderne med stjerne
indikerer perioder med istid på Jorden. De tegnede linier er moving averages for forskellige
periodicitet af stjernedannelse. (Marcos and Marcos, 2007, Fig. 2) . . . . . . . . . . . . . . . . 10
12 Sjernedannelse som funktion af istid på Jorden. Itegnet lineær fit som viser at der skulle være
en relation. (Marcos and Marcos, 2007, Fig. 6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
13 Øverst(A): Galaktisk baggrundsstråling som funktion af solsystemets historie. Nederst(B):
Relative ændringer af havniveau (tykke line) og CO2 (Stripplede linie) som funktion af sol-
systemets historie, med istider markeret som grå felter. Begge tidsskala er ens. (Svensmark,
2003, Fig. 4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
14 60Fe/Fe som funktion af sedimentets alder. Den stiplede linie indikerer baggrunden. (Knie
et al., 2005, Fig. 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
15 Koncentration af 4He og 3He og forholdet mellem dem som funktion af sedimetentet alder.
De grå områder indikerer det alder hvor man har fundet 60Fe. (Basu et al., 2007, Fig. 1) . . . . 12
15