Kosmiczne wydarzenie, które na nowo napisało historię klimatu Ziemi

Nowe badania astrofizyczne rzucają światło na ważne wydarzenie kosmiczne, które miało miejsce dwa miliony lat temu, kiedy Układ Słoneczny przeszedł przez gęsty obłok międzygwiazdowy. Mogło to zmienić klimat Ziemi, wystawiając ją na zwiększone promieniowanie kosmiczne, wspierane przez zwiększoną ilość izotopów znalezionych w zapisie geologicznym.

Około dwa miliony lat temu Ziemia była zupełnie innym miejscem, a nasi pierwsi przodkowie żyli obok tygrysów szablozębnych, mastodontów i ogromnych gryzoni. W zależności od tego, gdzie się znajdowali, mogło im być zimno: ziemia się zapadła W głębokim zamrożeniu, z licznymi epokami lodowcowymi, które pojawiały się i kończyły aż do około 12 000 lat temu. Naukowcy wysuwają teorię, że epoki lodowcowe występują z wielu powodów, w tym z nachyleniem i rotacją planety, przesuwaniem się płyt tektonicznych, erupcjami wulkanów i poziomem dwutlenku węgla w atmosferze.

Co jednak, jeśli tak drastyczne zmiany są skutkiem nie tylko środowiska Ziemi, ale także pozycji Słońca w galaktyce?

Efekt podróży Słońca do galaktyki

W nowym artykule opublikowanym dzisiaj (10 czerwca) w astronomia naturalna, Główny autor i astrofizyk Merav Ofer — profesor astronomii na Uniwersytecie Bostońskim i pracownik Harvard Radcliffe Institute — znalazł dowody na to, że około 2 miliony lat temu Układ Słoneczny napotkał obłok międzygwiazdowy tak gęsty, że mógł zakłócać światło słoneczne Słońca. wiatr. Over i jej współpracownicy uważają, że oznacza to, że pozycja Słońca w przestrzeni może kształtować historię Ziemi w większym stopniu, niż wcześniej sądzono.

Rola heliosfery w ochronie Ziemi

Cały nasz układ słoneczny jest pokryty warstwą ochronną osocze Tarcza emanująca ze Słońca, znana jako heliosfera. Zbudowane są z ciągłego strumienia naładowanych cząstek, zwanego wiatrem słonecznym, który rozciąga się daleko poza Ziemię PlutonCo pokrywają planety? NASA dzwoni „Gigantyczna bańka”. Chroni nas przed promieniowaniem i promieniami galaktycznymi, które mogą się zmieniać DNANaukowcy uważają, że jest to jeden z powodów ewolucji życia na Ziemi.

Według najnowszych badań zimna chmura skompresowała heliosferę w sposób, który na krótko umieścił Ziemię i inne planety Układu Słonecznego poza wpływem heliosfery.

Skutki spotkania galaktycznego na Ziemi

„Ta praca jest pierwszą, która ilościowo pokazuje, że doszło do zderzenia pomiędzy Słońcem a obiektem spoza Układu Słonecznego, co miało wpływ na klimat Ziemi” – mówi Over, ekspert ds. heliosfery.

Jej modele ukształtowały nasze naukowe rozumienie heliosfery oraz tego, jak bąbel formuje się pod wpływem wiatru słonecznego naciskającego na ośrodek międzygwiazdowy, czyli przestrzeń między gwiazdami i poza heliosferą w naszej galaktyce. Jej teoria głosi, że heliosfera przypomina puszystego rogalika, co zszokowało społeczność fizyków kosmicznych. Rzuca teraz nowe światło na to, jak heliosfera, w której Słońce porusza się w przestrzeni, wpływa na skład chemiczny ziemskiej atmosfery.

„Gwiazdy się poruszają, a teraz ten artykuł pokazuje, że nie tylko się poruszają, ale doświadczają dramatycznych zmian” – mówi Over. Po raz pierwszy odkryłem to badanie i zacząłem nad nim pracować podczas rocznego stypendium w Harvard Radcliffe Institute.

Symulacyjny wgląd w kosmiczne interakcje

Aby zbadać to zjawisko, Ofer i jej współpracownicy cofnęli się w czasie, używając zaawansowanych modeli komputerowych do wizualizacji, gdzie dwa miliony lat temu znajdowało się Słońce, heliosfera i reszta Układu Słonecznego.

Stworzyli także mapę ścieżki lokalnego układu pasm zimnych chmur, czyli serii dużych, gęstych i bardzo zimnych chmur składających się głównie z atomów wodoru. Ich symulacje wykazały, że jedna z chmur na końcu tego pasma, zwana Lokalnym Rysiem Zimnej Chmury, może zderzyć się z heliosferą.

Dowody geologiczne i kosmologiczne

Over mówi, że gdyby tak się stało, Ziemia byłaby całkowicie wystawiona na działanie ośrodka międzygwiazdowego, w którym gaz i pył mieszają się z pierwiastkami atomowymi pozostałymi po eksplodujących gwiazdach, w tym z żelazem i plutonem. Zwykle heliosfera odfiltrowuje większość tych radioaktywnych cząstek. Ale bez ochrony mogą łatwo dosięgnąć ziemi.

Według artykułu jest to zgodne z dowodami geologicznymi wskazującymi na wzrost zawartości izotopów 60Fe (żelazo 60) i 244Pu (pluton 244) w oceanie, na Księżycu, w śniegu Antarktyki i rdzeniach lodowych z tego samego okresu. Czas odpowiada również zapisom temperatury wskazującym okres chłodzenia.

Długoterminowe wpływy galaktyczne

„Nasze kosmiczne sąsiedztwo poza Układem Słonecznym rzadko wpływa na życie na Ziemi” – mówi Avi Loeb, dyrektor Instytutu Teorii i Obliczeń na Uniwersytecie Harvarda i współautor artykułu. „To ekscytujące odkrycie, że nasze przejście przez gęste chmury kilka milionów lat temu mogło wystawić Ziemię na znacznie większy strumień promieni kosmicznych i atomów wodoru. Nasze wyniki otwierają nowe okno na związek między ewolucją życia na Ziemi a ewolucją życia na Ziemi nasze kosmiczne sąsiedztwo.”

Zewnętrzne ciśnienie lokalnego rysia w zimnej chmurze mogło stale blokować heliosferę na okres od kilkuset do miliona lat, w zależności od rozmiaru chmury, mówi Over. „Ale gdy tylko Ziemia oddaliła się od zimnej chmury, heliosfera pochłonęła wszystkie planety, w tym Ziemię” – mówi. Tak właśnie jest dzisiaj.

Przyszłe badania i ich implikacje

Niemożliwe jest dokładne określenie wpływu zimnych chmur na Ziemię, ponieważ mogą one wywołać epokę lodowcową. Ale w ośrodku międzygwiazdowym istnieje kilka innych zimnych obłoków, które Słońce prawdopodobnie napotkało w ciągu miliardów lat od swoich narodzin, mówi Over. Prawdopodobnie za około milion lat będzie jeszcze bardziej słabnąć.

Ofer i jej współpracownicy pracują obecnie nad prześledzeniem, gdzie znajdowało się Słońce siedem milionów lat temu, a nawet dalej. Ustalenie położenia Słońca miliony lat temu, a także układu zimnych chmur było możliwe dzięki danym zebranym przez misję Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, która buduje największą trójwymiarową mapę galaktyki i daje niespotykany wcześniej wgląd w galaktykę. galaktyka. Prędkość ruchu gwiazd.

Poznaj ścieżkę słońca w przeszłości

„Ta chmura była już w naszej przeszłości i gdybyśmy przekroczyli coś tak masywnego, bylibyśmy wystawieni na działanie ośrodka międzygwiazdowego” – mówi Over. Skutki przecinania się ścieżek zawierających dużo wodoru i materiałów radioaktywnych są niejasne, twierdzi Ofer i jej zespół z Uniwersytetu Bostońskiego NASA-Finansowane SHIELD (Wiatr słoneczny z wymianą jonów wodorowych i dynamiką wielkoskalową) Centrum Nauki DRIVE Badają obecnie wpływ, jaki może to mieć na promieniowanie Ziemi, a także atmosferę i klimat.

„To dopiero początek” – mówi Ofer. Ma nadzieję, że ten artykuł otworzy drzwi do dalszych badań nad wpływem sił zewnętrznych na Układ Słoneczny w odległej przeszłości i w jaki sposób siły te z kolei ukształtowały życie na naszej planecie.

Odniesienie: „Możliwość bezpośredniego wystawienia Ziemi na działanie zimnego, gęstego ośrodka międzygwiazdowego 2-3 miliony lat temu” 10 czerwca 2024 r., Astronomia przyrodnicza.
doi: 10.1038/s41550-024-02279-8

Badania te wspierała NASA.