Космічна подія, яка переписала кліматичну історію Землі

Нове астрофізичне дослідження проливає світло на важливу космічну подію, яка сталася два мільйони років тому, коли Сонячна система пройшла крізь щільну міжзоряну хмару. Можливо, це змінило клімат Землі, піддавши її посиленому космічному випромінюванню, підтриманому підвищеною кількістю ізотопів, знайдених у геологічних літописах.

Земля була зовсім іншим місцем близько двох мільйонів років тому, коли наші ранні предки людини жили поруч із шаблезубими тиграми, мастодонтами та величезними гризунами. Залежно від того, де вони були, їм могло бути холодно: земля впала У глибокій заморозці, з численними льодовиковими періодами, що приходили та зникали приблизно до 12 000 років тому. Вчені припускають, що льодовикові періоди відбуваються з кількох причин, включаючи нахил і обертання планети, зміщення тектонічних плит, виверження вулканів і рівень вуглекислого газу в атмосфері.

Але що, якщо такі різкі зміни є наслідком не лише навколишнього середовища Землі, а й положення Сонця в галактиці?

Ефект подорожі Сонця в галактику

У новій статті, опублікованій сьогодні (10 червня) в природна астрономія, Провідний автор і астрофізик Мерав Офер, професор астрономії в Бостонському університеті та співробітник Гарвардського інституту Редкліффа, знайшов докази того, що приблизно 2 мільйони років тому Сонячна система зіткнулася з міжзоряною хмарою, настільки щільною, що вона могла заважати Сонцю. вітер. Овер та її колеги вважають, що це вказує на те, що положення Сонця в космосі може впливати на історію Землі більше, ніж вважалося раніше.

Роль геліосфери в охороні Землі

Вся наша сонячна система покрита захисним шаром плазма Щит, який виходить від Сонця, відомий як геліосфера. Вони складаються з безперервного потоку заряджених частинок, який називається сонячним вітром, який поширюється далеко за межі ПлутонЩо покривають планети? Дзвонить NASA «Гігантська бульбашка». Він захищає нас від радіації та галактичних променів, які можуть змінюватися ДНКВчені вважають, що це одна з причин, чому життя на Землі розвивалося саме так.

Згідно з останніми дослідженнями, холодна хмара стиснула геліосферу таким чином, що на короткий час залишила Землю та інші планети Сонячної системи поза впливом геліосфери.

Наслідки галактичної зустрічі на Землі

«Ця стаття є першою, яка кількісно показує, що відбулося зіткнення між Сонцем і чимось за межами Сонячної системи, що вплине на клімат Землі», — каже Овер, експерт з геліосфери.

Її моделі сформували наше наукове розуміння геліосфери та того, як бульбашка утворюється сонячним вітром, який тисне на міжзоряне середовище, простір між зірками та поза межами геліосфери в нашій галактиці. Її теорія полягає в тому, що геліосфера нагадує пухкий круасан, ідея, яка шокувала спільноту космічної фізики. Тепер він проливає нове світло на те, як геліосфера, де Сонце рухається в космосі, впливає на хімічний склад земної атмосфери.

«Зірки рухаються, і тепер ця стаття показує, що вони не тільки рухаються, але й зазнають різких змін», — каже Овер. Я вперше дізнався про це дослідження та почав працювати над ним під час річної стипендії в Гарвардському інституті Редкліффа.

Моделювання розуміння космічних взаємодій

Щоб вивчити це явище, Офер та її співробітники зазирнули в минуле, використовуючи складні комп’ютерні моделі, щоб візуалізувати, де було Сонце разом із ним, геліосферою та рештою Сонячної системи два мільйони років тому.

Вони також нанесли на карту шлях місцевої смугової системи холодних хмар, серії великих, щільних, дуже холодних хмар, що складаються переважно з атомів водню. Їхнє моделювання показало, що одна з хмар біля кінця цієї смуги, яка називається Local Lynx of Cold Cloud, може зіткнутися з геліосферою.

Геологічні та космологічні докази

Якби це сталося, каже Овер, Земля була б повністю піддана впливу міжзоряного середовища, де газ і пил змішуються з атомними елементами, що залишилися після вибуху зірок, включаючи залізо та плутоній. Зазвичай геліосфера відфільтровує більшість цих радіоактивних частинок. Але без захисту вони легко дістаються землі.

Згідно з документом, це узгоджується з геологічними даними, які свідчать про збільшення ізотопів 60Fe (залізо 60) і 244Pu (плутоній 244) в океані, на Місяці, антарктичному снігу та керні льоду за той самий період часу. Час також відповідає записам температури, які вказують на період охолодження.

Тривалі галактичні впливи

«Наше космічне сусідство за межами Сонячної системи рідко впливає на життя на Землі», — каже Аві Леб, директор Інституту теорії та обчислень Гарвардського університету та співавтор статті. «Захоплююче виявити, що наш прохід крізь щільні хмари кілька мільйонів років тому міг піддати Землю набагато більшому потоку космічних променів і атомів водню. Наші результати відкривають нове вікно на взаємозв’язок між еволюцією життя на Землі та наше космічне сусідство».

Зовнішній тиск місцевої рисі в холодній хмарі міг безперервно блокувати геліосферу протягом від кількох сотень років до мільйона років, залежно від розміру хмари, каже Овер. «Але як тільки Земля віддалилася від холодної хмари, геліосфера поглинула всі планети, включаючи Землю», — каже вона. Це так і сьогодні.

Майбутні дослідження та їх наслідки

Неможливо знати точний вплив холодних хмар на Землю, оскільки вони можуть спровокувати льодовиковий період. Але в міжзоряному середовищі є кілька інших холодних хмар, з якими Сонце, ймовірно, стикалося протягом мільярдів років з моменту свого народження, каже Овер. Він, ймовірно, ще більше послабиться через мільйон років або близько того.

Офер і її співробітники зараз працюють над тим, щоб відстежити, де було сонце сім мільйонів років тому і навіть далі. Положення Сонця мільйони років тому, а також системи холодних хмар стало можливим завдяки даним, зібраним місією Gaia Європейського космічного агентства, яка створює найбільшу 3D-карту галактики та дає безпрецедентний погляд на галактика. Швидкість руху зірок.

Дослідіть шлях сонця в минулому

«Ця хмара вже була в нашому минулому, і якщо ми перетнемо щось таке масивне, ми піддамося впливу міжзоряного середовища», — каже Овер. Наслідки перетину шляхів, що містять багато водню та радіоактивного матеріалу, незрозумілі, тому Офер та її команда з Бостонського університету НАСА-Фінансується SHIELD (Сонячний вітер з обміном іонів водню та великомасштабною динамікою) Науковий центр DRIVE Зараз вони досліджують вплив, який це може мати на радіацію Землі, а також на атмосферу та клімат.

«Це лише початок», — каже Офер. Вона сподівається, що ця стаття відкриє двері для подальшого дослідження того, як сонячна система зазнавала впливу зовнішніх сил у глибокому минулому та як ці сили, у свою чергу, сформували життя на нашій планеті.

Довідка: «Можливість прямого впливу на Землю холодного щільного міжзоряного середовища 2-3 мільйони років тому» 10 червня 2024 р. Астрономія природи.
doi: 10.1038/s41550-024-02279-8

Це дослідження підтримало NASA.