"Возмущения — незначительное отклонение в курсе небесного тела, вызванное гравитационным притяжением соседнего тела — от пролетающих звезд изменяют долгосрочную орбитальную эволюцию планет Солнца, включая Землю", - сказал Натан А. Каиб, старший научный сотрудник Института планетарных наук и ведущий автор книги "Пролетающие звезды как важная движущая сила палеоклимата и орбитальной эволюции Солнечной системы".
"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 искать причины древних климатических аномалий, важно иметь представление о том, как выглядела орбита Земли во время этих эпизодов ", - сказал Каиб.
"Одним из примеров такого эпизода является палеоцен-эоценовый тепловой максимум 56 миллионов лет назад, когда температура Земли повысилась на 5-8 градусов по Цельсию. Уже предполагалось, что эксцентриситет орбиты Земли был особенно высок во время этого события, но наши результаты показывают, что проходящие звезды делают подробные прогнозы прошлой орбитальной эволюции Земли в настоящее время весьма неопределенными, и возможен более широкий спектр поведения орбиты, чем считалось ранее. "
Моделирование (запуск в обратном направлении) используется для прогнозирования прошлой орбитальной эволюции Земли и других планет Солнца. Аналогично прогнозированию погоды, этот метод становится менее точным по мере его распространения на более длительные периоды времени из-за экспоненциального роста неопределенностей. Ранее влияние звезд, проходящих вблизи Солнца, не учитывалось в этих "обратных прогнозах".
Поскольку солнце и другие звезды вращаются вокруг центра Млечного Пути, они неизбежно могут проходить рядом друг с другом, иногда в пределах десятков тысяч а.е., при этом 1 а.е. представляет собой расстояние от Земли до Солнца. Эти события называются столкновениями звезд. 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 эти типы событий, в то время как большинство предыдущих аналогичных симуляций этого не делают.
Одна из основных причин, по которой эксцентриситет орбиты Земли меняется с течением времени, заключается в том, что она регулярно получает возмущения от планет-гигантов нашей Солнечной системы (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). Когда звезды проходят вблизи нашей Солнечной системы, они нарушают орбиты гигантской планеты, что, следовательно, изменяет орбитальную траекторию Земли. Таким образом, планеты-гиганты служат связующим звеном между Землей и проходящими звездами.
Каиб сказал, что когда моделирование включает прохождение звезд, мы обнаруживаем, что орбитальные неопределенности растут еще быстрее, а временной горизонт, за которым прогнозы этих обратных симуляций становятся ненадежными, является более недавним, чем считалось.
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, и реальное состояние орбиты неизвестно, а влияние проходящих звезд делает возможными режимы орбитальной эволюции (длительные периоды особенно высокого или низкого эксцентриситета), которые прошлые модели не предсказывали.
"Учитывая эти результаты, мы также определили одно известное недавнее прохождение звезды, солнцеподобной звезды HD 7977, произошедшее 2,8 миллиона лет назад, которое потенциально достаточно мощно, чтобы изменить прогнозы моделирования о том, какой была орбита Земли примерно 50 миллионов лет назад", - сказал Каиб.
Однако текущая неопределенность наблюдений относительно ближайшего расстояния встречи HD 7977 велика и составляет от 4000 до 31000 а.е. "При больших расстояниях встречи HD 7977 не оказал бы существенного влияния на расстояние встречи с Землей. Однако ближе к меньшему концу диапазона это, вероятно, изменило бы наши прогнозы относительно прошлой орбиты Земли ", - сказал Каиб.
Источник: The Astrophysical Journal Letters, Институт планетологии
На изображении:
Иллюстрация неопределенности орбиты Земли 56 миллионов лет назад из-за возможного прохождения солнцеподобной звезды HD7977 2,8 миллиона лет назад. Расстояние каждой точки от центра соответствует степени эллиптичности Земной орбиты, а угол соответствует направлению, указывающему на перигелий Земли, или расстояние максимального сближения с Солнцем. 100 различных симуляций (каждое с уникальным цветом) отбираются каждые 1000 лет в течение 600 000 лет, чтобы построить эту фигуру. Каждое моделирование соответствует условиям современной Солнечной системы, а различия в орбитальных прогнозах в первую очередь обусловлены орбитальным хаосом и прошлой встречей с HD 7977.
Автор: Н. Каиб / PSI.
Дополнительные материалы
