Космическое событие, переписавшее историю климата Земли

Новое астрофизическое исследование проливает свет на важное космическое событие, произошедшее два миллиона лет назад, когда Солнечная система прошла через плотное межзвездное облако. Это могло изменить климат Земли, подвергнув ее усиленному космическому излучению, чему способствует увеличение количества изотопов, обнаруженных в геологических записях.

Около двух миллионов лет назад Земля была совсем другим местом: наши ранние предки человека жили рядом с саблезубыми тиграми, мастодонтами и огромными грызунами. В зависимости от того, где они находились, им могло быть холодно: земля обрушилась В глубокой заморозке, с многочисленными ледниковыми периодами, приходящими и уходящими примерно 12 000 лет назад. Ученые предполагают, что ледниковые периоды происходят по ряду причин, включая наклон и вращение планеты, смещение тектонических плит, извержения вулканов и уровень углекислого газа в атмосфере.

Но что, если такие радикальные изменения являются результатом не только окружающей среды Земли, но и положения Солнца в галактике?

Эффект от путешествия Солнца в галактику

В новой статье, опубликованной сегодня (10 июня) в естественная астрономия, Ведущий автор и астрофизик Мерав Офер — профессор астрономии Бостонского университета и научный сотрудник Гарвардского института Рэдклиффа — нашел доказательства того, что около 2 миллионов лет назад Солнечная система столкнулась с межзвездным облаком, настолько плотным, что оно могло мешать солнечному свету. ветер. Овер и ее коллеги считают, что это указывает на то, что положение Солнца в космосе может влиять на историю Земли больше, чем считалось ранее.

Роль гелиосферы в защите Земли

Вся наша солнечная система покрыта защитным слоем плазма Щит, исходящий от Солнца, известный как гелиосфера. Они состоят из непрерывного потока заряженных частиц, называемого солнечным ветром, который простирается далеко за пределы Земли. ПлутонЧто покрывают планеты? НАСА звонит «Гигантский пузырь». Он защищает нас от радиации и галактических лучей, которые могут изменить ДНКУченые считают, что это одна из причин того, почему жизнь на Земле развивалась именно так.

Согласно последним исследованиям, холодное облако сжало гелиосферу таким образом, что на короткое время Земля и другие планеты Солнечной системы оказались вне влияния гелиосферы.

Последствия галактического столкновения на Земле

«Эта статья является первой, которая количественно показывает, что произошло столкновение между Солнцем и чем-то за пределами Солнечной системы, что повлияет на климат Земли», — говорит Овер, эксперт по гелиосфере.

Ее модели сформировали наше научное понимание гелиосферы и того, как пузырь формируется солнечным ветром, который оказывает давление на межзвездную среду, пространство между звездами и за пределами гелиосферы в нашей галактике. Ее теория состоит в том, что гелиосфера напоминает пухлый круассан, и эта идея потрясла сообщество космических физиков. Теперь это проливает новый свет на то, как гелиосфера, где Солнце движется в космосе, влияет на химию атмосферы Земли.

«Звезды движутся, и теперь эта статья показывает, что они не только движутся, но и претерпевают драматические изменения», — говорит Овер. Впервые я обнаружил это исследование и начал работать над ним во время годичной стажировки в Гарвардском институте Рэдклиффа.

Моделирование космических взаимодействий

Чтобы изучить это явление, Офер и ее коллеги заглянули в прошлое, используя сложные компьютерные модели, чтобы визуализировать, где находилось Солнце, а также гелиосфера и остальная часть Солнечной системы два миллиона лет назад.

Они также нанесли на карту путь местной полосовой системы холодных облаков — серии больших, плотных и очень холодных облаков, состоящих в основном из атомов водорода. Их моделирование показало, что одно из облаков в конце этой полосы, называемое Местной Рысью Холодного Облака, может столкнуться с гелиосферой.

Геологические и космологические доказательства

Если бы это произошло, говорит Овер, Земля была бы полностью подвергнута воздействию межзвездной среды, где газ и пыль смешиваются с атомными элементами, оставшимися от взрывающихся звезд, включая железо и плутоний. Обычно гелиосфера отфильтровывает большую часть этих радиоактивных частиц. Но без защиты они легко могут добраться до земли.

Согласно документу, это согласуется с геологическими данными, показывающими увеличение содержания изотопов 60Fe (железо 60) и 244Pu (плутоний 244) в океане, на Луне, в антарктическом снеге и ледяных кернах за тот же период времени. Время также соответствует температурным рекордам, которые указывают на период охлаждения.

Долгосрочные галактические влияния

«Наше космическое соседство за пределами Солнечной системы редко влияет на жизнь на Земле», — говорит Ави Леб, директор Института теории и вычислений Гарвардского университета и соавтор статьи. «Приятно обнаружить, что наш проход через плотные облака несколько миллионов лет назад мог подвергнуть Землю воздействию гораздо большего потока космических лучей и атомов водорода. Наши результаты открывают новое окно во взаимосвязи между эволюцией жизни на Земле и наше космическое соседство.

По словам Овера, внешнее давление местной рыси в холодном облаке могло непрерывно блокировать гелиосферу на срок от пары сотен лет до миллиона лет, в зависимости от размера облака. «Но как только Земля отошла от холодного облака, гелиосфера поглотила все планеты, включая Землю», — говорит она. Так обстоит дело сегодня.

Будущие исследования и их последствия

Невозможно узнать точное влияние холодных облаков на Землю, поскольку они могут спровоцировать ледниковый период. Но в межзвездной среде есть еще несколько холодных облаков, с которыми Солнце, вероятно, столкнулось за миллиарды лет с момента своего рождения, говорит Овер. Скорее всего, через миллион лет или около того оно еще больше пошатнется.

Офер и ее коллеги сейчас работают над тем, чтобы проследить, где было Солнце семь миллионов лет назад и еще дальше. Положение Солнца миллионы лет назад, а также система холодных облаков стали возможными благодаря данным, собранным миссией Gaia Европейского космического агентства, которая строит самую большую трехмерную карту галактики и дает беспрецедентный взгляд на галактика. Скорость движения звезд.

Исследуйте прошлый путь Солнца

«Это облако уже было в нашем прошлом, и если бы мы пересекли что-то настолько массивное, мы бы подверглись воздействию межзвездной среды», — говорит Овер. Эффект пересечения путей, содержащих много водорода и радиоактивных материалов, неясен, поэтому Офер и ее команда из Бостонского университета НАСА-Финансируется ЩИТ (Солнечный ветер с ионным обменом водорода и крупномасштабной динамикой) Научный центр ДРАЙВ Сейчас они изучают влияние, которое это может оказать на радиацию Земли, а также на атмосферу и климат.

«Это только начало», — говорит Офер. Она надеется, что эта статья откроет двери для дальнейшего изучения того, как на Солнечную систему влияли внешние силы в глубоком прошлом и как эти силы, в свою очередь, формировали жизнь на нашей планете.

Справка: «Возможность прямого воздействия Земли на холодную плотную межзвездную среду 2-3 миллиона лет назад» 10 июня 2024 г., Природная астрономия.
дои: 10.1038/s41550-024-02279-8

Это исследование было поддержано НАСА.