Большое влияние крошечного Марса на климат Земли: притяжение красной планеты активирует ледниковые периоды
Новое исследование, проведённое в Калифорнийском университете в Риверсайде, раскрывает удивительную роль Марса как важнейшего регулятора долгосрочных климатических циклов Земли, включая наступление и отступление ледниковых эпох. Профессор планетарной астрофизики Стивен Кейн начал свой проект со скептицизма, ставя под сомнение результаты работ, связывающих древние климатические модели с гравитационным влиянием далёкой и малой красной планеты. Однако компьютерное моделирование, исключающее Марс из расчётов, привело к неожиданному результату: несколько ключевых климатических циклов Земли попросту исчезли.
Солнечная система представляет собой сложную гравитационную систему, где движение каждой планеты оказывает влияние на остальные. Земля, вращаясь вокруг Солнца, подвержена циклическим изменениям своей орбиты и наклона оси, известным как циклы Миланковича. Эти многотысячелетние колебания орбитального эксцентриситета (формы орбиты), наклона земной оси и времени прохождения перигелия (ближайшей к Солнцу точки) напрямую определяют распределение солнечной энергии по поверхности планеты, что, в свою очередь, управляет ростом и таянием континентальных ледниковых щитов.
Один из таких циклов, с периодом в 430 000 лет, в основном обусловлен гравитационным воздействием Венеры и Юпитера. Исследование Кейна подтвердило, что этот цикл остаётся стабильным независимо от присутствия Марса. Однако судьба двух других циклов оказалась иной. Когда Марс был исключён из компьютерной модели, цикл продолжительностью 100 000 лет и цикл, длящийся 2,3 миллиона лет, полностью пропали. Напротив, искусственное увеличение массы Марса в симуляциях приводило к укорочению этих периодов, прямо указывая на причинно-следственную связь.
«Когда вы убираете Марс, эти циклы исчезают», — отмечает Стивен Кейн. Несмотря на то что Марс вдвое меньше и в десять раз легче Земли, его гравитационное влияние оказалось существеннее, чем можно было предположить. Учёный объясняет этот парадокс относительным удалением Марса от Солнца: «Чем ближе планета к Солнцу, тем сильнее она находится под доминирующим влиянием солнечной гравитации. Поскольку Марс дальше от Солнца, его гравитационный эффект на Землю больше, чем был бы, если бы он находился ближе. Он "бьёт выше своего веса"».
Ещё одним неожиданным открытием стало влияние массы Марса на динамику наклона земной оси. В симуляциях увеличение массы Марса стабилизировало скорость изменения угла наклона оси вращения Земли (прецессии), уменьшая её. Этот фактор также играет важную роль в климатической истории планеты.
Полученные результаты имеют значение далеко за пределами изучения нашей собственной Солнечной системы. Они указывают на то, что даже небольшие внешние планеты в других звёздных системах могут оказывать решающее влияние на стабильность орбиты и климата планет, находящихся в обитаемой зоне. Это открывает новые горизонты для астробиологии и поиска потенциально обитаемых миров.
Исследование также поднимает глубокие философские вопросы о совместной эволюции планет. Климатические циклы, управляемые в том числе и Марсом, напрямую повлияли на развитие жизни на Земле. Чередование ледниковых периодов и межледниковий трансформировало ландшафты, способствуя смене лесов степями, что, по мнению антропологов, могло стать движущей силой для таких ключевых эволюционных шагов, как прямохождение, использование орудий и развитие социального сотрудничества. «Что представляли бы собой люди и другие животные, если бы Марса не существовало?» — задаётся вопросом Кейн. Его работа показывает, что наш мир, каким мы его знаем, сформирован не только Солнцем и Луной, но и тихим, но настойчивым гравитационным ритмом нашего соседа по космосу.