Новое исследование показало, что встреча Солнечной системы с проходящей звездой когда-то могло изменить орбиту Земли настолько, чтобы нанести ущерб климату.
Около 56 миллионов лет назад, на границе между палеоценом и эоценом, температура на Земле поднялась на 8°C.
Это всегда было чем-то вроде загадки, но планетолог Натан Кайб из Института планетарных наук и астрофизик Шон Реймонд из Лаборатории астрофизики Бордо предполагают, что виной тому могла быть случайная встреча.
Их моделирование показывает, что звезда, проходящая мимо Солнечной системы, в состоянии достаточно нарушить орбиты планет, чтобы немного сбить Землю с курса.
“Одна из причин, по которой это важно, заключается в том, что геологическая летопись показывает, что изменения эксцентриситета орбиты Земли сопровождают колебания земного климата”, – говорит Каиб. “Если мы хотим найти причины древних климатических аномалий, важно иметь представление о том, как выглядела орбита Земли во время этих эпизодов”.
Чтобы собрать воедино изменения, которые претерпела наша планета за 4,5 миллиарда лет своей жизни, необходимо проделать впечатляющую детективную работу. Для того чтобы выявить все детали, часто требуется сочетание геологии, моделирования и статистического анализа.
На основании геологических данных мы знаем, что в период, известный как палеоцен-эоценовый термический максимум, Земля потеплела более чем на 5-8 °C. Мы также понимаем, что резкие изменения в климате Земли могут коррелировать с изменениями в движении Земли по орбите Солнца. Но моделирование орбитальной эволюции Солнечной системы во времени – дело непростое.
“Уже предполагалось, что эксцентриситет орбиты Земли во время этого события был особенно высоким, – объясняет Каиб, – но наши результаты показывают, что проходящие звезды делают все наши детальные предсказания прошлой орбитальной эволюции Земли в это время весьма неопределенными, и возможен более широкий спектр орбитального поведения, чем считалось ранее”.
Обычно ученые пытаются реконструировать эволюцию орбиты Земли, пытаясь “отмотать” Солнечную систему назад в симуляторах. Но, по словам исследователей, эти симуляции просчитывают Солнечную систему изолированно и не учитывают большую, густонаселенную и динамичную галактику, в которой она находится.
Хотя в космосе много пустого пространства, все в галактике движется, причем не по одной и той же орбите, траектории или скоростью. Другие звезды могут проноситься мимо Солнца, занимаясь своими звездными делами. И если это происходит, то гравитационное взаимодействие с Солнечной системой может влиять на планеты.
Солнечная система относительно стабильна, но орбиты могут быть изменены, причем довольно легко. Например, орбиту Земли регулярно растягивают планеты-гиганты, что приводит к долгопериодическим изменениям эксцентриситета, осевого наклона и прецессии ее орбиты.
Эти изменения, происходящие в течение десятков тысяч лет, называются циклами Миланковича, и мы довольно хорошо их понимаем.
Кайб и Рэймонд хотели узнать, может ли проходящая мимо звезда оказывать подобное влияние, даже находясь на значительном расстоянии. Их работа была сосредоточена на одном известном событии. Около 2,8 миллиона лет назад похожая на Солнце звезда HD 7977 пролетела мимо Солнечной системы, причем настолько близко, что оказалась внутри облака Оорта.
Возможно, она прошла мимо на расстоянии около 31 000 астрономических единиц; это в 31 000 раз больше расстояния между Землей и Солнцем, и слишком далеко, чтобы оказать большое влияние. Но она могла приблизиться и на расстояние до 4 000 астрономических единиц.
Проводя моделирование, исследователи неизменно обнаруживали, что расстояния, расположенные ближе к меньшему концу диапазона, оказывали гравитационное влияние на движение планет по отношению к Солнцу.
HD 7977 – одна звезда, и это единственный пролет, который мы можем с уверенностью идентифицировать. Но ученые подсчитали, что каждые миллион лет она пролетает рядом с нами в пределах 50 000 астрономических единиц, а каждые 20 миллионов лет – в пределах 10 000 астрономических единиц.
Это означает, что проходящая звезда могла повлиять на климат Земли в прошлом – и, возможно, даже сыграла роль в тепловом максимуме.
По мнению Кайба и Рэймонда, будущие исследования долгосрочной эволюции Солнечной системы должны принимать во внимание этих космических прохожих.
“Мы показываем, что встречи со звездами играют важную роль в долгосрочной динамической эволюции нашей Солнечной системы”, – пишут они в своей статье.
“Несмотря на то, что для значительного проявления эффектов звездных прохождений требуются десятки миллионов лет, долгосрочная орбитальная эволюция Земли и остальных планет связана с этими звездами”.
Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Читайте также: Таинственная звезда в сердце Млечного Пути, похоже, из чужой галактики