Изображение предоставлено: CC0 Public Domain
Около двух миллионов лет назад Земля была совсем другим местом. Наши ранние предки человека жили рядом с саблезубыми тиграми, мастодонтами и гигантскими грызунами. И в зависимости от того, где они жили, им могло быть холодно: Земля погрузилась в глубокий холод, и примерно 12 000 лет назад было несколько ледниковых периодов.
Ученые подозревают, что ледниковые периоды происходят по разным причинам, включая наклон и вращение планеты, смещение тектоники плит, извержения вулканов и уровень углекислого газа в атмосфере. Но что, если подобные радикальные изменения связаны не только с окружающей средой Земли, но и с положением Солнца в галактике?
В новой статье в журнале Nature Astronomy ведущий автор и астрофизик Мерав Офер — профессор астрономии Бостонского университета и научный сотрудник Гарвардского института Рэдклиффа — нашел доказательства того, что около двух миллионов лет назад Солнечная система столкнулась с межзвездным облаком, настолько плотным, что оно могло бы разрушить солнечный ветер на Солнце. Офер и ее соавторы считают, что это показывает, что положение Солнца в космосе может повлиять на историю Земли больше, чем считалось ранее.
Вся наша Солнечная система окружена защитным плазменным щитом, исходящим от Солнца, называемым гелиосферой. Он состоит из постоянного потока заряженных частиц, солнечного ветра, который простирается далеко за пределы Плутона и окутывает планеты тем, что НАСА называет «гигантским пузырем».
Он защищает нас от радиации и галактических лучей, которые могут изменить ДНК, и ученые считают, что это одна из причин, по которой жизнь на Земле развивалась именно так. Согласно последнему исследованию, холодное облако сжало гелиосферу так, что Земля и другие планеты Солнечной системы на короткое время оказались вне влияния гелиосферы.
«Эта работа является первой, которая количественно показывает, что произошла встреча Солнца с чем-то за пределами Солнечной системы, что могло повлиять на климат Земли», — говорит Офер, эксперт по гелиосфере.
Их модели буквально сформировали наше научное понимание гелиосферы и того, как пузырь структурируется солнечным ветром, сталкивающимся с межзвездной средой, то есть пространством между звездами и за пределами гелиосферы в нашей галактике. Их теория предполагает, что гелиосфера имеет форму воздушного круассана, и эта идея шокировала сообщество космических физиков.
Теперь это проливает новый свет на то, как гелиосфера и движение Солнца в космосе могут влиять на химию атмосферы Земли.
«Звезды движутся, и это исследование показывает, что они не только движутся, но и претерпевают при этом радикальные изменения», — говорит Офер. Впервые она обнаружила это исследование во время годичной стажировки в Гарвардском институте Рэдклиффа и начала над ним работать.
Чтобы изучить это явление, Офер и ее коллеги, по сути, оглянулись назад во времени и использовали сложные компьютерные модели, чтобы визуализировать, где было Солнце два миллиона лет назад, а вместе с ним и гелиосфера, и остальная часть Солнечной системы. Они также нанесли на карту путь системы локальных полос холодных облаков — цепочки больших, плотных и очень холодных облаков, состоящих в основном из атомов водорода.
Их моделирование показало, что одно из облаков в конце этой полосы, названное «Местная рысь холодного облака», возможно, столкнулось с гелиосферой.
Если бы это произошло, говорит Офер, Земля была бы полностью подвергнута воздействию межзвездной среды, где газ и пыль смешиваются с остатками атомных элементов от взорвавшихся звезд, включая железо и плутоний.
Обычно гелиосфера отфильтровывает большую часть этих радиоактивных частиц. Но без защиты они легко могут добраться до земли. Согласно документу, это согласуется с геологическими данными, показывающими повышенное содержание изотопов 60Fe (железо 60) и 244Pu (плутоний 244) в океане, Луне, антарктическом снеге и ледяных кернах за тот же период времени. Время также соответствует температурным рекордам, указывающим на период охлаждения.
«Наше космическое соседство за пределами Солнечной системы лишь изредка влияет на жизнь на Земле», — говорит Ави Леб, директор Института теории и компьютерных наук Гарвардского университета и соавтор исследования.
«Приятно обнаружить, что наш полет сквозь плотные облака несколько миллионов лет назад, возможно, подверг Землю воздействию гораздо большего потока космических лучей и атомов водорода. Наши результаты открывают новое окно во взаимосвязи между эволюцией жизни на Земле и нашим космическим соседством».
По словам Офера, внешнее давление местного холодного облака могло навсегда блокировать гелиосферу на срок от нескольких сотен до миллиона лет, в зависимости от размера облака. «Но как только Земля отошла от холодного облака, гелиосфера поглотила все планеты, включая Землю», — говорит она. И так обстоит дело сегодня.
Невозможно узнать точные последствия холодных облаков на Земле – например, могли ли они спровоцировать ледниковый период. Но в межзвездной среде есть еще несколько холодных облаков, с которыми Солнце, вероятно, столкнулось за миллиарды лет с момента своего образования, говорит Офер. И примерно через миллион лет она, вероятно, встретит еще больше.
Офер и ее коллеги в настоящее время работают над тем, чтобы выяснить, где было Солнце семь миллионов лет назад и даже раньше. Точное положение Солнца миллионы лет назад и систему холодных облаков можно определить, используя данные миссии Gaia Европейского космического агентства. Это создаёт самую большую трёхмерную карту галактики и даёт беспрецедентное представление о скорости движения звёзд.
«Это облако на самом деле было частью нашего прошлого, и пересечение чего-то столь массивного привело бы нас к межзвездной среде», — говорит Офер. Последствия пересечения орбит с таким большим количеством водорода и радиоактивного материала неясны, поэтому Офер и ее команда из научного центра DRIVE SHIELD (Солнечный ветер с водородным ионным обменом и крупномасштабной динамикой) сейчас изучают возможное влияние на радиацию Земли. об атмосфере и климате.
«Это только начало», — говорит Офер. Она надеется, что эта работа откроет двери для дальнейших исследований того, как на Солнечную систему влияли внешние силы в далеком прошлом и как эти силы, в свою очередь, формировали жизнь на нашей планете.
Информация от: Бостонским университетом
Эта история переиздана с разрешения Бостонского университета. Прочтите оригинальную историю здесь.
