Нові комп’ютерні моделі, змодельовані командою астрономів під керівництвом Стівена Кейна, виявили несподівану роль Марса у формуванні довготривалих кліматичних циклів Землі. Зокрема, зміни у масі Марса суттєво впливають на тривалість і ритм льодовикових періодів, сезонність та обертові параметри планети. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження, опублікованого на платформі arXiv.
Кліматичні коливання Землі: як працюють цикли Міланковича
Клімат Землі змінюється впродовж мільйонів років. Періоди потепління чергуються з льодовиковими фазами. Ці зміни частково пояснюються так званими циклами Міланковича — довготривалими варіаціями параметрів орбіти Землі та її осі обертання. Вони включають:
- ексцентричність — наскільки витягнутою є орбіта Землі навколо Сонця;
- нахил осі — кут, під яким Земля обертається;
- прецесію — зміну орієнтації осі обертання.
Ці цикли визначають, скільки сонячної енергії потрапляє на різні частини планети в різні періоди, що безпосередньо впливає на клімат.
Науковці вже давно знали, що гравітаційні сили масивних планет — таких як Юпітер і Венера — змінюють ці орбітальні характеристики. Однак нове дослідження вказує на те, що навіть менш масивний Марс має неочікувано сильний вплив на кліматичні ритми Землі.
Що показало моделювання
Астроном Стівен Кейн та його команда провели серію комп’ютерних симуляцій, де змінювали масу Марса — від нульової до десятикратної від реальної. Метою було визначити, як ці зміни впливають на орбітальні параметри Землі і, відповідно, на кліматичні цикли.
Виявилося, що 405-тисячолітній цикл ексцентричності орбіти Землі залишається стабільним, незалежно від маси Марса. Цей цикл, що формується переважно гравітацією Венери й Юпітера, діє як своєрідний «метроном» для земного клімату.
Однак коротші цикли — приблизно 100 тисяч років — виявилися чутливими до маси Марса. У моделях із більш масивним Марсом ці цикли подовжувались і посилювались. Це свідчить про те, що червона планета відіграє важливу роль у встановленні ритму чергування льодовикових і міжльодовикових періодів.
Кліматичний цикл у 2,4 мільйона років існує лише завдяки Марсу
Найбільш вражаючим результатом дослідження стало зникнення великого кліматичного циклу тривалістю 2,4 мільйона років у тих моделях, де маса Марса дорівнює нулю. Цей так званий «великий кліматичний цикл» відповідає за повільні коливання клімату Землі — зміни, які простежуються у геологічних відкладах, рівнях Світового океану та льодовикових ядрах.
Причина — у резонансі між орбітами Землі та Марса. Лише коли Марс має достатню масу, виникає правильна гравітаційна взаємодія, яка створює цей багатомільйонолітній ритм. Таким чином, наявність саме Марса з нинішніми характеристиками є критично важливою для довготривалих кліматичних коливань на нашій планеті.
Як Марс впливає на вісь Землі та сезонність
Ще один аспект, на який впливає Марс — нахил осі обертання Землі, або obliquity. Саме цей параметр визначає, наскільки вираженими є сезони на планеті. Зараз цикл змін нахилу відбувається кожні 41 тисячу років.
Однак у змодельованому сценарії з Марсом, маса якого у 10 разів перевищує реальну, цей цикл зміщується до 45–55 тисяч років. Зміна тривалості obliquity циклу змінює патерни формування та танення льодовиків, які впливають на температуру поверхні, рівень моря та біосферу.
Такі результати демонструють, що навіть відносно невелика планета може мати глобальні наслідки для планети-сусіда через гравітаційні взаємодії.
Що це означає для пошуку життя в інших системах
Результати дослідження мають значення не лише для розуміння історії клімату Землі. Вони також допомагають краще оцінити потенціал для життя на екзопланетах — планетах за межами Сонячної системи.
Моделювання показує, що наявність масивного сусіда поруч із планетою, схожою на Землю, може сприяти стабільним кліматичним умовам. Зокрема, такі гравітаційні зв’язки можуть запобігати різким коливанням клімату або, навпаки, сприяти формуванню ритмічних сезонів — факторів, які можуть бути важливими для появи і підтримки життя.
Таким чином, вивчення впливу Марса допомагає краще зрозуміти умови, за яких інші планети можуть бути придатними для життя.
