Наш ближайший сосед Марс — совсем небольшая планета. Однако его гравитации достаточно для того, чтобы немного изменять орбиту Земли и вызвать ледниковые периоды. Недавно ученые узнали, как ему это удается.
Влияет ли Марс на Землю?
Благодаря своим размерам, составляющим половину размера Земли, и массе, равной одной десятой от земной, Марс является легковесом среди планет. Однако новые исследования показывают, как он тихо влияет на орбиту Земли и формирует циклы, определяющие долгосрочные климатические эпохи здесь, включая ледниковые периоды.
Стивен Кейн, профессор планетарной астрофизики в UC Riverside, начал этот проект с сомнениями относительно последних исследований, связывающих древние климатические закономерности Земли с гравитационными толчками со стороны Марса. Эти исследования предполагают, что слои осадочных отложений на дне океана отражают климатические циклы, на которые влияет Красная планета, несмотря на ее расстояние от Земли и небольшие размеры.
Ученый считал, что гравитационное влияние Марса на Землю очень незначительно, однако решил проверить это предположение. Для этого Кейн провел компьютерное моделирование динамики Солнечной системы и долгосрочных колебаний орбиты и наклона Земли, которые определяют, как солнечный свет достигает ее поверхности в течение десятков тысяч и даже миллионов лет.
Циклы Миланковича в компьютерных симуляциях
Эти циклы изменения орбиты и положения, называемые циклами Миланковича, являются ключевыми для понимания того, как и когда начинаются и заканчиваются ледниковые эпохи. Ледниковый период — это длительный период, когда на планете существуют постоянные ледовые покровы на полюсах. За свою 4,5 миллиардную историю Земля пережила по крайней мере пять великих ледниковых эпох. Последняя началась примерно 2,6 млн лет назад и продолжается до сих пор.
Один цикл Миланковича обусловлен главным образом гравитационным влиянием Венеры и Юпитера и длится 430 000 лет. В течение этого периода путь Земли вокруг Солнца постепенно меняется от почти кругового к более вытянутому и затем снова возвращается к исходному. Это изменение формы орбиты влияет на количество достигающей планеты солнечной энергии и может влиять на наступление или отступление ледниковых покровов.
Этот 430 000-летний цикл оставался неизменным в симуляциях Кейна, независимо от того, присутствовал ли Марс. Но когда Марс был удален, два других основных цикла — один, продолжающийся 100 000 лет, и еще один, охватывающий 2,3 млн лет, — полностью исчезли.
Эти циклы влияют на то, насколько круглая или вытянутая орбита Земли (ее эксцентриситет), время ближайшего подхода Земли к Солнцу и наклон ее оси вращения (осевой наклон). Это определяет, сколько солнечного света получают разные части Земли, что в свою очередь влияет на ледниковые циклы и долгосрочные климатические закономерности. Результаты Кейна показывают, что Марс играет измеримую роль в обоих процессах.
Воздействие Марса на наклон оси Земли
«Чем ближе планета к Солнцу, тем сильнее на нее влияет его гравитация. Поскольку Марс расположен дальше, он оказывает на Землю большее гравитационное влияние, чем мог бы, если бы находился ближе. Фактически он превышает свои «возможности», — объясняет Кейн.
Одним из самых неожиданных результатов стало то, как масса Марса влияет на скорость изменения наклона земной оси. Сейчас Земля наклонена примерно на 23,5 градуса, и этот угол медленно меняется со временем.
Когда в симуляциях ученого масса Марса увеличивалась, скорость изменения наклона Земли уменьшалась. Отсюда Кейн делает вывод, что увеличение массы Марса оказывает стабилизирующее влияние на наклон оси нашей планеты.
Исследование не только количественно определяет влияние Марса на орбиту Земли, но и намекает на более широкие последствия. Симуляции Кейна свидетельствуют, что даже небольшие внешние планеты в других солнечных системах могут незаметно формировать стабильность миров, которые могут иметь жизнь.
Полученные результаты поднимают и более широкий вопрос о том, как иначе могла бы развиваться Земля без влияния Марса. Ледниковые периоды приводили к сокращению лесов и расширению степей, образуя циклы, которые стимулировали ключевые эволюционные изменения — в частности вертикальную походку, использование орудий и развитие социальной кооперации.
По материалам phys.org
