5 Minutės
Ilgalaikiai Žemės klimato svyravimai — kaita tarp ledynmečių ir šiltesnių periodų — dažnai aiškinami Milankovičiaus ciklais: lėtais pokyčiais Žemės orbitos ir ašies nuolydžio, kurie moduliuoja, kaip saulės spinduliai patenka į planetą. Nauji modeliavimai rodo, kad šie ciklai nėra vien tik Žemės ir Saulės duetai. Marsas, kiek netikėtai, turi matomą vaidmenį ritmo nustatyme mūsų ledynmečiams ir orbitinių svyravimų formavime milijonus metų.
Netikėtas gravitacinis žaidėjas Žemės klimate
Dekadomis tyrėjai, nagrinėję Milankovičiaus ciklus, akcentavo didžiausių kaimynų — Jupiterio ir Veneros — gravitacinį poveikį. Jų tarpusavio sąveikos sukuria pastovų 405 000 metų ekscentriškumo „metronomą“, matomą geologiniuose įrašuose visame pasaulyje. Tačiau neseniai planetologas Stephen Kane vadovaujami kompiuteriniai eksperimentai iš naujo peržiūrėjo šias prielaidas ir patikrino drąsų klausimą: kas būtų, jeigu Marsas turėtų kitokią masę?
Raudonoji planeta Marsas, čia užfiksuota orbiterio Hope, netikėtai veikia mūsų sezonus.
Vykdydami kelių milijonų metų trukmės simuliacijas, kurių metu Marso masė buvo sistemingai keičiama nuo nulio iki dešimties kartų didesnės už tikrąją, komanda ištyrė, kaip reagavo Žemės orbitiniai elementai — ekscentriškumas, ašinis nuolydis (obliquitė) ir precesija. Išvada: Marsas yra reikšmingas. Ne tik kaip foninis žaidėjas — Marsas padeda nustatyti kelių pagrindinių klimato ciklų laiką ir stiprumą.
Kaip Marsas keičia Žemės orbitinius ritmus
Kai kurie bruožai išliko atsparūs visose scenarijuose. 405 000 metų ekscentriškumo ciklas, kilęs iš Veneros ir Jupiterio sąveikų, nenutrūko net ir drastiškai keičiant Marso masę. Šis ciklas veikia kaip ilgalaikis metronomas Žemės klimato pokyčiams, fiksuojantis saulės spinduliuotės (insoliacijos) svyravimus.
Tačiau trumpesni ir klimato požiūriu kritiški ritmai — ypač maždaug 100 000 metų ciklai, siejami su ledynmečių ritmo nustatymu — aiškiai priklausė nuo Marso. Kintant Marso masei simuliacijose, šios ~100 000 metų oscilacijos pailgėjo ir sustiprėjo, rodydamos intensyvesnį vidinių planetų orbitų tarpusavio ryšį. Labiausiai stebina tai, kad kai Marso masė buvo nustatyta arti nulio, keli svarbūs ciklai dingo, įskaitant 2,4 milijono metų „didįjį ciklą“, susijusį su lėtomis rezonansinėmis Žemės ir Marso orbitų precesijos sąveikomis.
Žemės sezonai iš dalies, atrodo, yra kontroliuojami Marso buvimo. Nuotrauka užfiksuota misijos Apollo 17.
Komandos modeliai taip pat parodė Marso įtaką Žemės ašiniam nuolydžiui. Gerai žinomas apie 41 000 metų ašinio nuolydžio ciklas, užfiksuotas nuosėdose ir ledo šerdyse, pailgėjo, kai simuliacijose Marsas buvo masyvesnis, krypdamas į vyraujančius periodus apie 45 000–55 000 metų, kai Marsas buvo priskirtas dešimteriopai didesnei masei. Tokie pokyčiai keistų ledynų augimo ir nykimo laiką bei intensyvumą, turėdami aiškias pasekmes jūros lygiui, ekosistemoms ir Žemės anglies ciklui.
Praeities ir ateities Milankovičiaus ciklai pagal VSOP modelį. Grafikas rodo variacijas penkiuose orbitiniuose elementuose: ašinis nuolydis arba obliquitė (ε). Ekscentriškumas (e). Perihelio ilgis (sin(ϖ)). Precesijos indeksas (e sin(ϖ)). Precesijos indeksas ir ašinis nuolydis kontroliuoja insoliaciją kiekviename platumyje: dienos vidutinė insoliacija virš atmosferos vasaros saulėgrąžos metu () 65° ŠN. Vandenynų nuosėdos ir Antarktidos ledo sluoksniai fiksuoja senovinius jūros lygius bei temperatūras. (Incredio)
Kodėl šis atradimas reikšmingas ne tik Žemei
Pripažinus Marsą kaip neignoruotiną Milankovičiaus ciklų veiksnį, persvarstoma, kaip vertiname planetų gyvenamumą (planetos habitabilumą). Egzoplanetų atveju sistemos architektūra — ypač kaimyninių pasaulių masės ir orbitiniai santykiai — gali stipriai paveikti ilgalaikį klimato stabilumą. Žemės tipo planeta, esanti šalia masyvaus draugo tinkamoje rezonanso būsenoje, gali išvengti ekstremalaus ilgalaikio užšalimo arba, priešingai, patirti sustiprintus klimato svyravimus. Tai turi tiesioginių pasekmių interpretuojant egzoplanetų stebėjimus ir nustatant prioritetus gyvybės paieškos tikslams.
Šie rezultatai, įkelti į priešspausdinimų serverį arXiv, pabrėžia, kad Žemės klimato istorija yra platesnės planetinės aplinkos produktas. Saulės ir Žemės sąsaja lieka esminė, tačiau vidinės Saulės sistemos gravitacinė šokio choreografija, kurioje netikėtai išryškėja Marsas, diktuoja klimato tempą geologiniais masteliais.
Eksperto komentaras
„Šis darbas primena, kad planetų sistemos yra dinamiški, tarpusavyje susiję mechanizmai“, sako dr. Elena Morales, planetologė, nedalyvavusi tyrime. „Net ir santykinai nedidelė planeta kaip Marsas gali pakeisti vidinės sistemos rezonansų struktūrą ir per milijonus metų reikšmingai paveikti planetos klimatą. Egzoplanetų tyrimuose tai reiškia, kad reikia modeliuoti visą sistemišką aplinką, o ne tik atskirą planetą.“
Ateities darbai tobulins šias simuliacijas, įtrauks papildomus dinaminius efektus ir naudos paleoklimatinius proxy duomenis, kad patikrintų modelių prognozes prieš Žemės geologinį įrašą. Tuo tarpu tyrimas atveria naują tyrimų kryptį, kaip kaimynai formuoja uolinių planetų ilgalaikį klimatą — čia Žemėje ir už jos ribų.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą