Кілька мільйонів років тому Земля могла “вислизнути” з-під захисту Сонця

У новому дослідженні астрофізики підрахували ймовірність того, що кілька мільйонів років тому наша планета піддалася впливу холодних, суворих міжзоряних хмар — явища, яке раніше не розглядалося в геологічних кліматичних моделях.

Про це розповідають у Бостонському університеті (BU), передають OstanniPodii.com.

Близько двох мільйонів років тому Земля була зовсім іншим місцем, де наші далекі предки жили поруч із шаблезубими тиграми, мастодонтами та величезними гризунами. І, можливо, їм було холодно: планета занурилася в глибоке замерзання, і до 12 000 років тому на ній неодноразово наставали льодовикові періоди. Вчені припускають, що льодовикові періоди спричинені рядом причин, включаючи нахил та обертання планети, зміщення тектонічних плит, виверження вулканів і рівень вуглекислого газу в атмосфері. Але що, якщо такі радикальні зміни спричинені не лише навколишнім середовищем на Землі, але й розташуванням Сонця в галактиці?

У новій роботі, опублікованій в журналі Nature Astronomy, дослідники під керівництвом BU знайшли докази того, що близько двох мільйонів років тому Сонячна система зіткнулася з міжзоряною хмарою, настільки щільною, що вона могла стати перешкодою сонячному вітру. На думку дослідників, це може вказувати на те, що розташування Сонця у космосі може впливати на історію Землі більше, ніж вважалося раніше.

Вся наша Сонячна система вкрита захисним плазмовим щитом, який виходить від Сонця, відомим як геліосфера. Він складається з постійного потоку заряджених частинок, так званого сонячного вітру, який простягається далеко за Плутон, огортаючи планети в те, що називають "гігантською бульбашкою". Вона захищає нас від радіації та галактичних променів, які можуть змінити ДНК, і вчені вважають, що це одна з причин, чому життя на Землі розвинулося саме так, як воно розвинулося. Згідно з новим дослідженням, холодна хмара стиснула геліосферу таким чином, що на короткий час вивела Землю та інші планети Сонячної системи з-під її впливу.

“Ця робота вперше кількісно показує, що між Сонцем і чимось за межами Сонячної системи відбулася неочікувана зустріч, яка могла б вплинути на клімат Землі”, - каже професорка астрономії Коледжу мистецтв і наук BU Мерав Офер, експертка по геліосфері та провідна авторка дослідження.

Як зазначають в університеті, її моделі буквально сформували наше наукове уявлення про геліосферу та про те, як бульбашка формується під дією сонячного вітру, що тисне на міжзоряне середовище — простір у нашій галактиці між зорями й за межами геліосфери. Її теорія полягає в тому, що геліосфера має форму пухкого круасана — ідея, яка потрясла спільноту космічної фізики. Тепер вона проливає нове світло на те, як геліосфера і те, як Сонце рухається крізь космос, може впливати на хімічний склад атмосфери Землі.

“Зорі рухаються, і тепер ця робота показує, що вони не тільки рухаються, але й зазнають кардинальних змін”, - каже Офер.

Вона разом з колегами по суті зазирнула в минуле, використовуючи складні комп'ютерні моделі для візуалізації того, де знаходилося Сонце два мільйони років тому, а разом з ним і геліосфера та решта Сонячної системи. Дослідники також картографували траєкторію Локальної стрічки системи Холодних хмар — ланцюжка великих, щільних, дуже холодних хмар, що складаються здебільшого з атомів водню. Моделювання показало, що одна з хмар, яка знаходиться ближче до кінця цієї стрічки, могла зіткнутися з геліосферою.

Якщо це сталося, каже Офер, Земля була б повністю відкрита для міжзоряного середовища, де газ і пил змішуються з рештками атомних елементів від зір, що вибухнули, включаючи залізо та плутоній. Зазвичай геліосфера відфільтровує більшість цих радіоактивних частинок. Але без захисту вони можуть легко досягти Землі. Згідно з дослідженням, це узгоджується з геологічними даними, які свідчать про збільшення вмісту ізотопів 60Fe (залізо 60) і 244Pu (плутоній 244) в океані, антарктичному снігу та крижаних кернах — а також на Місяці — в той самий період часу. Цей час також збігається з температурними записами, які вказують на період похолодання.

“Лише зрідка наше космічне сусідство за межами Сонячної системи впливає на життя на Землі”, - каже Аві Лоеб, директор Інституту теорії та обчислень Гарвардського університету і співавтор статті. “Захопливо виявити, що наше проходження крізь щільні хмари кілька мільйонів років тому могло піддати Землю набагато більшому потоку космічних променів та атомів водню. Наші результати відкривають нове вікно у взаємозв'язок між еволюцією життя на Землі та нашим космічним сусідством”.

За словами Офер, зовнішній тиск від Холодної хмари міг постійно блокувати геліосферу від кількох сотень років до мільйона років — залежно від розміру хмари. “Але як тільки Земля віддалилася від холодної хмари, геліосфера поглинула всі планети, включаючи Землю”, - каже вона. Так воно є й на сьогодні.

Неможливо точно визначити, який вплив мала холодна хмара на Землю — наприклад, чи могла вона спричинити льодовиковий період. Але в міжзоряному середовищі є ще кілька холодних хмар, з якими Сонце, ймовірно, стикалося за мільярди років від моменту свого народження, каже Офер. І це, в принципі, може спричинити настання льодовикового періоду.

Офер та її колеги зараз працюють над тим, щоб простежити, де було Сонце сім мільйонів років тому, і навіть ще далі назад. Точне визначення місця розташування Сонця мільйони років тому, а також системи холодних хмар, можливе завдяки даним, зібраним місією Gaia Європейського космічного агентства, яка будує найбільшу 3D-карту галактики та дає безпрецедентний погляд на швидкість руху зір.

“Ця хмара дійсно була у нашому минулому, і якщо ми перетнули щось настільки масивне, ми зазнали впливу міжзоряного середовища”, - каже Офер. Наслідки перетину з такою кількістю водню та радіоактивних матеріалів незрозумілі, тому Офер та її команда в науковому центрі, що фінансується НАСА, зараз вивчають вплив, який це могло спричинити на радіацію Землі, а також на атмосферу та клімат.

“Це тільки початок”, - каже Офер. Вона сподівається, що це дослідження відкриє двері для більш глибокого вивчення того, як на Сонячну систему впливали зовнішні сили в далекому минулому.