Иллюстрация неопределенности орбиты Земли 56 миллионов лет назад из-за потенциального прохождения солнечноподобной звезды HD7977 2,8 миллиона лет назад. Расстояние каждой точки от центра соответствует степени эллиптичности орбиты Земли, а угол соответствует направлению, указывающему на перигелий Земли или расстояние наименьшего сближения с Солнцем. Для построения этой фигуры каждые 1000 лет в течение 600 000 лет отбираются 100 различных моделей (каждая из которых имеет уникальный цвет). Каждое моделирование соответствует условиям современной Солнечной системы, а различия в орбитальных прогнозах в первую очередь связаны с орбитальным хаосом и прошлым столкновением с HD 7977. Фото: Н. Каиб/PSI.
Звезды, проходящие мимо нашей Солнечной системы, изменили долгосрочную орбитальную эволюцию планет, включая Землю, и, как следствие, изменили наш климат.
«Возмущения — незначительное отклонение курса небесного тела, вызванное гравитационным притяжением соседнего тела — от проходящих звезд меняют долгосрочную орбитальную эволюцию планет Солнца, включая Землю», — сказал Натан А. Кайб, старший Ученый из Института планетологии и ведущий автор книги «Проходящие звезды как важная движущая сила палеоклимата и орбитальной эволюции Солнечной системы», опубликованной в The Astrophysical Journal Letters. Шон Рэймонд из Лаборатории астрофизики Бордо также внес свой вклад в эту работу.
«Одна из причин, по которой это важно, заключается в том, что геологические данные показывают, что изменения эксцентриситета орбиты Земли сопровождают колебания климата Земли. Если мы хотим наилучшим образом найти причины древних климатических аномалий, важно иметь представление о том, что такое орбита выглядела так, как во время тех эпизодов», — сказал Каиб.
«Одним из примеров такого эпизода является палеоцен-эоценовый термический максимум 56 миллионов лет назад, когда температура Земли поднялась на 5-8 градусов по Цельсию. Уже предполагалось, что эксцентриситет орбиты Земли во время этого события был особенно высоким, но наши результаты показывают что проходящие звезды делают подробные предсказания прошлой орбитальной эволюции Земли в настоящее время весьма неопределенными, и возможен более широкий спектр орбитального поведения, чем считалось ранее».
Моделирование (обратное движение) используется для прогнозирования прошлой орбитальной эволюции Земли и других планет Солнца. Аналогично прогнозированию погоды, этот метод становится менее точным, если вы расширяете его на более длительные периоды времени из-за экспоненциального роста неопределенностей. Раньше в этих «обратных прогнозах» не учитывались последствия прохождения звезд вблизи Солнца.
Когда Солнце и другие звезды вращаются вокруг центра Млечного Пути, они неизбежно могут проходить рядом друг с другом, иногда на расстоянии десятков тысяч а.е., причем 1 а.е. — это расстояние от Земли до Солнца. Эти события называются звездными встречами. Например, звезда проходит в пределах 50 000 а.е. от Солнца в среднем каждые 1 миллион лет, а звезда проходит в пределах 10 000 а.е. от Солнца в среднем каждые 20 миллионов лет. Моделирование этого исследования включает события такого типа, в то время как большинство предыдущих подобных моделирования этого не делают.
Одна из основных причин, по которой эксцентриситет орбиты Земли колеблется с течением времени, заключается в том, что она получает регулярные возмущения от планет-гигантов нашей солнечной системы (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна). Когда звезды проходят вблизи нашей Солнечной системы, они возмущают орбиты планет-гигантов, что, следовательно, изменяет орбитальную траекторию Земли. Таким образом, планеты-гиганты служат связующим звеном между Землей и проходящими звездами.
Каиб сказал, что когда моделирование включает в себя прохождение звезд, мы обнаруживаем, что орбитальная неопределенность растет еще быстрее, а временной горизонт, за которым предсказания этого обратного моделирования становятся ненадежными, является более свежим, чем предполагалось.
Это означает две вещи: в истории Земли были прошлые эпохи, когда наша уверенность в том, как выглядела орбита Земли (например, ее эксцентриситет или степень округлости), была слишком высокой, а реальное состояние орбиты неизвестно, а последствия проходящие звезды делают возможными режимы орбитальной эволюции (длительные периоды особенно высокого или низкого эксцентриситета), которые не предсказывали предыдущие модели.
«Учитывая эти результаты, мы также идентифицировали один известный недавний звездный проход, подобную Солнцу звезду HD 7977, который произошел 2,8 миллиона лет назад, который потенциально достаточно мощный, чтобы изменить предсказания моделирования о том, какой была орбита Земли за пределами примерно 50 миллионов лет назад. лет назад», — сказал Каиб.
Однако текущая неопределенность наблюдений ближайшего расстояния встречи HD 7977 велика и варьируется от 4000 до 31 000 а.е. «Для больших расстояний встречи HD 7977 не окажет существенного влияния на расстояние встречи с Землей. Однако вблизи меньшего конца диапазона она, вероятно, изменит наши прогнозы прошлой орбиты Земли», — сказал Каиб.
Информация от: Институтом планетарных наук.
