Orbity planet w Układzie Słonecznym zmieniła przelatująca obok gwiazda. To wpłynęło na klimat Ziemi
Orbita, po której Ziemia okrąża Słońce, ulega nieustannym, drobnym zmianom. Wpływa na to przyciąganie grawitacyjne pozostałych planet słonecznych, jak i naszego Księżyca. Ale nie tylko te ruchy wpływają na klimat Ziemi. Jeśli chcemy zrozumieć klimat panujący na Ziemi w okresie paleolitu, musimy znać orbitę Ziemi w tamtym okresie.
W tym artykule:
- Jak zmieniała się orbita Ziemi
- Gwiazdy przelatujące obok Układu Słonecznego
- Zmiany orbity ziemskiej wpływają na klimat
- Gwiazda mogła doprowadzić do globalnego ocieplenia
Jak sprawdzić, jak wyglądała orbita Ziemi wokół Słońca setki milionów, a nawet miliardy lat temu? Na całe szczęście mieliśmy Izaaka Newtona. Stworzone przez niego mechanika i prawo grawitacji działają zarówno wstecz, jak i do przodu. Możemy użyć mechaniki Newtona do przewidywania zaćmień Słońca, a także zaprojektowania trajektorii statków kosmicznych zmierzających do zewnętrznego Układu Słonecznego. Ale możemy również użyć jej do cofnięcia zegara i stworzenia mapy orbity Ziemi w dalekiej przeszłości.
Jak zmieniała się orbita Ziemi
Oczywiście nawet to ma pewne ograniczenia. Ponieważ w mechanice Newtona precyzyjne rozwiązania dla ruchu orbitalnego istnieje tylko dla dwóch ciał, konieczne jest przeprowadzenie dodatkowych obliczeń.
– Do tego typu obliczeń wkradało się zwykle nieco chaosu. Każda niepewność, jaką mamy co do obecnych pozycji i ruchów dużych ciał Układu Słonecznego, zmniejsza dokładność naszej retrodykcji, czyli cofania się krok po kroku do wyznaczonego punktu w czasie – wyjaśniają badacze Nathan A. Kaib i Sean N. Raymond z Uniwersytetu Cornella.
Największa gwiazda w kosmosie pomieściłaby w sobie większość Układu Słonecznego. Czym jest Stephenson 2-18?
Stephenson 2-18 jest czerwonym hiperolbrzymem, którego średnica równa się 2150 średnicom naszego Słońca. To największa gwiazda we Wszechświecie. Jej szacowana jasność to 440 tysięcy jas...
Dodają, że w prześledzeniu orbity Ziemi na przestrzeni 100 milionów lat wstecz pomogły im badania radarowe i dodatkowe analizy. – A przynajmniej tak nam się wydawało. Nasz nowy artykuł pokazuje, że przeoczyliśmy efekt grawitacyjny przechodzących w pobliżu gwiazd – przyznają naukowcy. Ich artykuł „Przechodzące gwiazdy jako ważny czynnik wpływający na paleoklimat i ewolucję orbitalną Układu Słonecznego” opublikowany został na łamach czasopisma Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego.
Gwiazdy przelatujące obok Układu Słonecznego
Większość gwiazd znajduje się zbyt daleko, aby mieć jakikolwiek wymierny wpływ na orbitę Ziemi. Ich wpływ grawitacyjny na nas jest porównywalny z tym, jaki wywierają okruchy skalne z Obłoku Oorta. Ale od czasu do czasu jakaś gwiazda zbliża się do nas odrobinę. Nie na tyle blisko, by wywołać chaos w Układzie Słonecznym. Jednak na wystarczającą odległość, by dać planetom słonecznym grawitacyjne impulsy.
Takim ostatnim bliskim zbliżeniem był przelot HD 7977. Obecnie ta gwiazda znajduje się około 250 lat świetlnych od nas. Jednak 2,8 miliona lat temu przeszła w odległości 30 tys. jednostek astronomicznych (AU) od Układu Słonecznego. 1 AU to średnia odległość Ziemi od Słońca. 30 tys. AU to pół roku świetlnego. HD 7977 mogła przelecieć nawet w mniejszej odległości – zaledwie 4000 AU od Słońca.
Zmiany orbity ziemskiej wpływają na klimat
– Przy większej odległości efekt grawitacyjny HD 7977 byłby pomijalny. Jednak na bliższym końcu zakresu byłby znaczący. Kiedy dodamy do tego zestawu obliczeń niepewne dane co do przeszłej orbity Ziemi, okazuje się, że trudno jest jednoznacznie określić, jak przebiegała orbita Ziemi przez ponad 50 milionów lat. A to ma znaczący wpływ na badania paleoklimatyczne – twierdzą naukowcy.
Stopniowe przesuwanie orbity Ziemi i zmieniające się nachylenie osi Ziemi prowadzi do cykli klimatycznych Milankovicia. Są to regularne zmiany w parametrach orbity Ziemi, obejmujących ekscentryczność, nachylenie ekliptyki oraz precesję.
Zmiany te, opisane przez serbskiego naukowca Milutina Milankovicia, są uznawane za główny mechanizm paleoklimatyczny. Łączny wpływ tych czynników może czasami obniżyć nasłonecznienie nawet o 10% w stosunku do wartości średniej. Zmiany orbity Ziemi prawdopodobnie odpowiadają za cykle epok lodowcowych o okresie 100 tysięcy lat w czwartorzędzie.
Gwiazda mogła doprowadzić do globalnego ocieplenia
Na przykład około 56 milionów lat temu Ziemia weszła w okres znany jako paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne. Wówczas globalne temperatury wzrosły nawet o 5–8 stopni Celsjusza. Modele orbitalne wskazują na fakt, że orbita Ziemi była w tym czasie szczególnie ekscentryczna, co może być podstawową przyczyną. Jednak nowe badanie zwiększa niepewność co do tego wniosku. Co oznacza, że inne czynniki, takie jak aktywność geologiczna, mogły odegrać główną rolę.
Szacuje się, że jakaś gwiazda przechodzi w odległości 10 tys. AU od Słońca co około 20 milionów lat. Oznacza to, że gdy mapujemy ruch orbitalny Ziemi głębiej w przeszłość, musimy również szukać efektów, które mogą być zapisane w gwiazdach.
Źródło: Astrophysical Journal Letters.
Nasz ekspert
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.