Орбита Земли вокруг Солнца постоянно меняется. Она не меняется существенно из года в год, но со временем гравитационные силы Луны и других планет приводят к изменению орбиты Земли. Эта миграция влияет на климат Земли. Например, постепенное смещение орбиты Земли и изменение наклона земной оси приводит к климатическим циклам Миланковича. Поэтому, если вы хотите понять палеоклимат или сдвиг климата Земли в геологическом времени, полезно знать, какой была орбита Земли в далеком прошлом.
К счастью, механика Ньютона и закон гравитации действуют как вперед, так и назад во времени. Мы можем использовать ньютоновскую динамику для предсказания затмений и траекторий космических кораблей во внешнюю Солнечную систему, но мы также можем использовать ее, чтобы повернуть время вспять и составить карту орбиты Земли в далекое прошлое. В пределах.
Поскольку точного решения для орбитального движения более чем двух тел не существует, нам приходится проводить расчеты вычислительным путем. В работе возникает некоторый хаос, поэтому любая неопределенность, которую мы имеем в текущих положениях и движениях крупных тел Солнечной системы, снижает точность нашей ретродиктации по мере того, как мы продвигаемся назад во времени. К счастью, благодаря радару и другим измерениям, наши вычисления настолько точны, что мы можем с некоторой уверенностью проследить орбиту Земли на 100 миллионов лет назад. По крайней мере, мы так думали, потому что новая статья показывает, что мы упускаем из виду гравитационный эффект проходящих звезд.
Большинство звезд слишком далеки, чтобы оказывать какое-либо измеримое влияние на орбиту Земли. Они притягивают наш мир не больше, чем далекие скалы Облака Оорта. Но время от времени звезда будет приближаться вплотную. Не настолько близко, чтобы погрузить нашу Солнечную систему в хаос, но достаточно близко, чтобы дать солнечным планетам гравитационный толчок. Самым последним близким сближением была HD 7977. Сейчас звезда находится на расстоянии около 250 световых лет от Солнца, но 2,8 миллиона лет назад она прошла в пределах 30 000 а.е. или половины светового года от Солнца. Возможно, он прошел на расстоянии 4000 а.е. от Солнца. На большем расстоянии гравитационный эффект HD 7977 будет незначительным, но на более близком расстоянии он будет значительным. Когда вы добавите это в вычислительную смесь, неопределенность прошлой орбиты Земли не позволит быть уверенным на протяжении более 50 миллионов лет. И это оказывает существенное влияние на исследования палеоклимата.
Например, около 56 миллионов лет назад Земля вступила в период, известный как палеоцен-эоценовый термический максимум, когда глобальные температуры выросли на 5–8 °C. Орбитальные модели указывают на тот факт, что орбита Земли в то время была особенно эксцентричной, что могло быть основной причиной. Но это новое исследование повышает неопределенность этого вывода, а это означает, что другие факторы, такие как геологическая активность, могли сыграть важную роль.
Подсчитано, что звезда проходит на расстоянии 10 000 а.е. от Солнца каждые 20 миллионов лет или около того. Это означает, что по мере того, как мы отображаем орбитальное движение Земли в более глубоком прошлом, мы также должны искать эффекты, которые могут быть записаны в звездах.
Ссылка: Каиб, Натан А. и Раймонд, Шон Н. «Мимолетние звезды как важная движущая сила палеоклимата и орбитальной эволюции Солнечной системы». Письма в астрофизическом журнале 962 (2024): Л28.
