Несколько миллионов лет назад Земля могла "выскользнуть" из-под защиты Солнца

В новом исследовании астрофизики подсчитали вероятность того, что несколько миллионов лет назад наша планета подверглась воздействию холодных, суровых межзвездных облаков — явления, которое ранее не рассматривалось в геологических климатических моделях.

Об этом рассказывают в Бостонском университете (BU), передают OstanniPodii.com.

Около двух миллионов лет назад Земля была совсем другим местом, где наши далекие предки жили рядом с саблезубыми тиграми, мастодонтами и огромными грызунами. И, возможно, им было холодно: планета погрузилась в глубокое замерзание, и до 12 000 лет назад на ней неоднократно наступали ледниковые периоды. Ученые предполагают, что ледниковые периоды вызваны рядом причин, включая наклон и вращение планеты, смещение тектонических плит, извержения вулканов и уровень углекислого газа в атмосфере. Но что, если такие радикальные изменения вызваны не только окружающей средой на Земле, но и расположением Солнца в галактике?

В новой работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи под руководством BU нашли доказательства того, что около двух миллионов лет назад Солнечная система столкнулась с межзвездным облаком, настолько плотным, что оно могло стать препятствием солнечному ветру. По мнению исследователей, это может указывать на то, что расположение Солнца в космосе может влиять на историю Земли больше, чем считалось ранее.

Вся наша Солнечная система покрыта защитным плазменным щитом, который исходит от Солнца, известным как гелиосфера. Он состоит из постоянного потока заряженных частиц, так называемого солнечного ветра, который простирается далеко за Плутон, окутывая планеты в то, что называют "гигантским пузырем". Он защищает нас от радиации и галактических лучей, которые могут изменить ДНК, и ученые считают, что это одна из причин, почему жизнь на Земле развилась именно так, как она развилась. Согласно новому исследованию, холодное облако сжало гелиосферу таким образом, что на короткое время вывело Землю и другие планеты Солнечной системы из-под его влияния.

"Эта работа впервые количественно показывает, что между Солнцем и чем-то за пределами Солнечной системы произошла неожиданная встреча, которая могла бы повлиять на климат Земли", - говорит профессор астрономии Колледжа искусств и наук BU Мерав Офер, эксперт по гелиосфере и ведущий автор исследования.

Как отмечают в университете, её модели буквально сформировали наше научное представление о гелиосфере и о том, как пузырь формируется под действием солнечного ветра, который давит на межзвездную среду — пространство в нашей галактике между звездами и за пределами гелиосферы. Её теория заключается в том, что гелиосфера имеет форму рыхлого круассана — идея, которая потрясла сообщество космической физики. Теперь она проливает новый свет на то, как гелиосфера и то, как Солнце движется сквозь космос, может влиять на химический состав атмосферы Земли.

"Звезды движутся, и теперь эта работа показывает, что они не только движутся, но и претерпевают кардинальные изменения", - говорит Офер.

Она вместе с коллегами по сути заглянула в прошлое, используя сложные компьютерные модели для визуализации того, где находилось Солнце два миллиона лет назад, а вместе с ним и гелиосфера и остальная часть Солнечной системы. Исследователи также картографировали траекторию Локальной ленты системы Холодных облаков — цепочки больших, плотных, очень холодных облаков, состоящих в основном из атомов водорода. Моделирование показало, что одно из облаков, которое находится ближе к концу этой ленты, могло столкнуться с гелиосферой.

Если это произошло, говорит Офер, Земля была бы полностью открыта для межзвездной среды, где газ и пыль смешиваются с остатками атомных элементов от взорвавшихся звезд, включая железо и плутоний. Обычно гелиосфера отфильтровывает большинство этих радиоактивных частиц. Но без защиты они могут легко достичь Земли. Согласно исследованию, это согласуется с геологическими данными, которые свидетельствуют об увеличении содержания изотопов 60Fe (железо 60) и 244Pu (плутоний 244) в океане, антарктическом снегу и ледяных кернах — а также на Луне — в тот же период времени. Это время также совпадает с температурными записями, которые указывают на период похолодания.

"Лишь изредка наше космическое соседство за пределами Солнечной системы влияет на жизнь на Земле", - говорит Ави Лоеб, директор Института теории и вычислений Гарвардского университета и соавтор статьи. "Захватывающе обнаружить, что наше прохождение сквозь плотные облака несколько миллионов лет назад могло подвергнуть Землю гораздо большему потоку космических лучей и атомов водорода. Наши результаты открывают новое окно во взаимосвязь между эволюцией жизни на Земле и нашим космическим соседством".

По словам Офер, внешнее давление от Холодного облака могло постоянно блокировать гелиосферу от нескольких сотен лет до миллиона лет — в зависимости от размера облака. "Но как только Земля отдалилась от холодного облака, гелиосфера поглотила все планеты, включая Землю", - говорит она. Так оно есть и на сегодня.

Невозможно точно определить, какое влияние имело холодное облако на Землю — например, могло ли оно вызвать ледниковый период. Но в межзвездной среде есть еще несколько холодных облаков, с которыми Солнце, вероятно, сталкивалось за миллиарды лет с момента своего рождения, говорит Офер. И это, в принципе, может привести к наступлению ледникового периода.

Офер и её коллеги сейчас работают над тем, чтобы проследить, где было Солнце семь миллионов лет назад, и даже еще дальше назад. Точное определение местоположения Солнца миллионы лет назад, а также системы холодных облаков, возможно благодаря данным, собранным миссией Gaia Европейского космического агентства, которая строит самую большую 3D-карту галактики и дает беспрецедентный взгляд на скорость движения звезд.

"Это облако действительно было в нашем прошлом, и если мы пересекли что-то настолько массивное, мы подверглись воздействию межзвездной среды", - говорит Офер. Последствия пересечения с таким количеством водорода и радиоактивных материалов непонятны, поэтому Офер и ее команда в научном центре, финансируемом НАСА, сейчас изучают влияние, которое это могло оказать на радиацию Земли, а также на атмосферу и климат.

"Это только начало", - говорит Офер. Она надеется, что это исследование откроет двери для более глубокого изучения того, как на Солнечную систему влияли внешние силы в далеком прошлом.