Наш найближчий сусід Марс — зовсім невелика планета. Однак його гравітації достатньо для того, щоб трохи змінювати орбіту Землі та викликати льодовикові періоди. Нещодавно вчені дізналися, як йому це вдається.
Чи впливає Марс на Землю?
Завдяки своїм розмірам, що становлять половину розміру Землі, та масі, що дорівнює одній десятій від земної, Марс є легковаговиком серед планет. Проте нові дослідження показують, як він тихо впливає на орбіту Землі та формує цикли, що визначають довгострокові кліматичні епохи тут, включно з льодовиковими періодами.
Стівен Кейн, професор планетарної астрофізики в UC Riverside, розпочав цей проєкт із сумнівами щодо останніх досліджень, що пов’язують давні кліматичні закономірності Землі з гравітаційними поштовхами з боку Марса. Ці дослідження припускають, що шари осадових відкладень на дні океану відображають кліматичні цикли, на які впливає Червона планета, попри її відстань від Землі та невеликі розміри.
Учений вважав, що гравітаційний вплив Марса на Землю є дуже незначним, утім вирішив перевірити це припущення. Для цього Кейн здійснив комп’ютерне моделювання динаміки Сонячної системи та довгострокових коливань орбіти й нахилу Землі, які визначають, як сонячне світло досягає її поверхні протягом десятків тисяч і навіть мільйонів років.
Цикли Міланковича у комп’ютерних симуляціях
Ці цикли зміни орбіти та положення, що називаються циклами Міланковича, є ключовими для розуміння того, як і коли починаються та закінчуються льодовикові епохи. Льодовиковий період — це довготривалий період, коли на планеті існують постійні льодові покриви на полюсах. За свою 4,5-мільярдну історію Земля пережила принаймні п’ять великих льодовикових епох. Остання почалася приблизно 2,6 млн років тому і триває досі.
Один цикл Міланковича обумовлений головним чином гравітаційним впливом Венери та Юпітера і триває 430 000 років. Протягом цього періоду шлях Землі навколо Сонця поступово змінюється від майже кругового до більш витягнутого і потім знову повертається до початкового. Ця зміна форми орбіти впливає на кількість сонячної енергії, що досягає планети, і може впливати на наступ або відступ льодовикових покривів.
Цей 430 000-річний цикл залишався незмінним у симуляціях Кейна, незалежно від того, чи був Марс присутній. Але коли Марс був видалений, два інші основні цикли — один, що триває 100 000 років, і ще один, що охоплює 2,3 млн років — повністю зникли.
Ці цикли впливають на те, наскільки кругла або витягнута орбіта Землі (її ексцентриситет), час найближчого підходу Землі до Сонця та нахил її осі обертання (її осьовий нахил). Це визначає, скільки сонячного світла отримують різні частини Землі, що своєю чергою впливає на льодовикові цикли та довгострокові кліматичні закономірності. Результати Кейна показують, що Марс відіграє вимірну роль в обох процесах.
Вплив Марса на нахил осі Землі
«Що ближче планета до Сонця, то сильніше на неї впливає його гравітація. Оскільки Марс розташований далі, він чинить на Землю більший гравітаційний вплив, ніж міг би, якби перебував ближче. Фактично він перевищує свої “можливості”», — пояснює Кейн.
Одним із найнесподіваніших результатів стало те, як маса Марса впливає на швидкість зміни нахилу земної осі. Наразі Земля нахилена приблизно на 23,5 градуса, і цей кут повільно змінюється з часом.
Коли в симуляціях вченого маса Марса зростала, швидкість зміни нахилу Землі зменшувалася. Звідси Кейн робить висновок, що збільшення маси Марса чинить стабілізувальний вплив на нахил осі нашої планети.
Дослідження не лише кількісно визначає вплив Марса на орбіту Землі, а й натякає на ширші наслідки. Симуляції Кейна свідчать, що навіть невеликі зовнішні планети в інших сонячних системах можуть непомітно формувати стабільність світів, які потенційно можуть мати життя.
Отримані результати порушують і ширше питання про те, як інакше могла б розвиватися Земля без впливу Марса. Льодовикові періоди спричиняли скорочення лісів і розширення степів, утворюючи цикли, що стимулювали ключові еволюційні зміни — зокрема вертикальну ходу, використання знарядь і розвиток соціальної кооперації.
За матеріалами phys.org
