Kosmická událost, která přepsala historii klimatu Země

Nový astrofyzikální výzkum vrhá světlo na důležitou kosmickou událost, ke které došlo před dvěma miliony let, když Sluneční soustava procházela hustým mezihvězdným oblakem. To mohlo změnit klima Země tím, že bylo vystaveno zvýšenému kosmickému záření, podporovanému zvýšenými izotopy nalezenými v geologickém záznamu.

Země byla asi před dvěma miliony let velmi odlišným místem, kde naši raní lidští předkové žili po boku šavlozubých tygrů, mastodontů a obrovských hlodavců. Podle toho, kde byli, jim mohla být zima: zem se slehla V hlubokém mrazus přicházejícími a odcházejícími několika ledovými dobami až do doby před 12 000 lety. Vědci se domnívají, že doby ledové nastávají z mnoha důvodů, včetně naklonění a rotace planety, posunu tektonických desek, sopečných erupcí a hladin oxidu uhličitého v atmosféře.

Ale co když jsou takové drastické změny důsledkem nejen prostředí Země, ale také pozice Slunce v galaxii?

Efekt cesty Slunce do galaxie

V novém článku publikovaném dnes (10. června) v přírodní astronomie, Vedoucí autor a astrofyzik Merav Ofer – profesor astronomie na Bostonské univerzitě a spolupracovník Harvard Radcliffe Institute – našel důkazy, že asi před 2 miliony let se sluneční soustava setkala s mezihvězdným mrakem tak hustým, že mohl interferovat se slunečním zářením. vítr. Over a její kolegové se domnívají, že to naznačuje, že pozice Slunce ve vesmíru může utvářet historii Země více, než se dříve myslelo.

Role heliosféry při ochraně Země

Celá naše sluneční soustava je potažena ochrannou vrstvou plazma Štít, který vychází ze Slunce, známý jako heliosféra. Jsou vyrobeny z nepřetržitého proudu nabitých částic, nazývaných sluneční vítr, který sahá daleko za hranice PlutoCo pokrývají planety? NASA volá „Obří bublina.“ Chrání nás před radiací a galaktickými paprsky, které se mohou měnit DNAVědci se domnívají, že to je část důvodu, proč se život na Zemi vyvíjel tak, jak se vyvíjel.

Podle nejnovějších výzkumů studený mrak stlačil heliosféru tak, že Zemi a další planety ve sluneční soustavě nakrátko umístil mimo vliv heliosféry.

Účinky galaktického setkání na Zemi

„Tento dokument je první, který kvantitativně ukazuje, že došlo ke kolizi mezi Sluncem a něčím mimo sluneční soustavu, která by ovlivnila klima Země,“ říká Over, odborník na heliosféru.

Její modely formovaly naše vědecké chápání heliosféry a toho, jak je bublina tvořena slunečním větrem, který tlačí dolů na mezihvězdné médium, prostor mezi hvězdami a za heliosférou v naší galaxii. Její teorie je, že heliosféra připomíná nafouklý croissant, což je myšlenka, která šokovala komunitu vesmírné fyziky. Nyní vrhá nové světlo na to, jak heliosféra, kde se Slunce pohybuje vesmírem, ovlivňuje chemii zemské atmosféry.

„Hvězdy se pohybují a tento dokument nyní ukazuje, že se nejen pohybují, ale také zažívají dramatické změny,“ říká Over. Poprvé jsem objevil tuto studii a začal na ní pracovat během roční stáže na Harvard Radcliffe Institute.

Simulační vhledy do kosmických interakcí

Při studiu tohoto jevu se Ofer a její spolupracovníci podívali zpět v čase pomocí sofistikovaných počítačových modelů, aby si představili, kde bylo Slunce spolu s ním, heliosférou a zbytkem sluneční soustavy před dvěma miliony let.

Zmapovali také cestu místního pásového systému studených mraků, série velkých, hustých, velmi studených mraků tvořených převážně atomy vodíku. Jejich simulace ukázaly, že jeden z mraků na konci tohoto pásma, nazývaný Local Lynx of Cold Cloud, by se mohl srazit s heliosférou.

Geologické a kosmologické důkazy

Pokud by se to stalo, říká Over, Země by byla zcela vystavena mezihvězdnému médiu, kde se plyn a prach mísí s atomárními prvky zbylými z explodujících hvězd, včetně železa a plutonia. Za normálních okolností heliosféra většinu těchto radioaktivních částic odfiltruje. Ale bez ochrany se snadno dostanou na zem.

Podle tohoto dokumentu je to v souladu s geologickými důkazy, které ukazují nárůst izotopů 60Fe (železo 60) a 244Pu (plutonium 244) v oceánu, na Měsíci, v antarktických sněhových a ledových jádrech ze stejného časového období. Časování také odpovídá teplotním záznamům, které indikují období chlazení.

Dlouhodobé galaktické vlivy

„Naše vesmírné sousedství mimo sluneční soustavu málokdy ovlivňuje život na Zemi,“ říká Avi Loeb, ředitel Institutu pro teorii a výpočty na Harvardské univerzitě a spoluautor článku. „Je vzrušující zjištění, že náš průchod hustými mraky před několika miliony let mohl vystavit Zemi mnohem většímu toku kosmického záření a atomů vodíku. Naše výsledky otevírají nové okno vztahu mezi vývojem života na Zemi a naše vesmírné sousedství.“

Vnější tlak z místního rysa v chladném mraku mohl nepřetržitě blokovat heliosféru po dobu několika set let až milionů let, v závislosti na velikosti mraku, říká Over. „Jakmile se však Země vzdálila od chladného mraku, heliosféra pohltila všechny planety včetně Země,“ říká. To je dnešní případ.

Budoucí výzkum a jeho důsledky

Je nemožné znát přesný účinek studených mraků na Zemi, protože by mohly spustit dobu ledovou. Ale v mezihvězdném prostředí je několik dalších studených mraků, se kterými se Slunce pravděpodobně setkalo za miliardy let od svého zrození, říká Over. Pravděpodobně za dalších milion let bude dále váhat.

Ofer a její spolupracovníci nyní pracují na vysledování, kde bylo Slunce před sedmi miliony let a ještě dále. Polohu Slunce před miliony let, stejně jako systém chladných mraků, umožnila data shromážděná misí Gaia Evropské kosmické agentury, která staví největší 3D mapu galaxie a poskytuje nebývalý pohled na galaxii. galaxie. Rychlost pohybu hvězd.

Prozkoumejte cestu slunce v minulosti

„Tento mrak už byl v naší minulosti, a pokud bychom překročili něco tak masivního, byli bychom vystaveni mezihvězdnému médiu,“ říká Over. Účinek křížení cest obsahujících hodně vodíku a radioaktivního materiálu je nejasný, takže Ofer a její tým z Bostonské univerzity NASA– Financováno Vědecké centrum SHIELD (Solární vítr s výměnou iontů vodíku a dynamikou ve velkém měřítku) DRIVE Nyní zkoumají, jaký dopad by to mohlo mít na záření Země, stejně jako na atmosféru a klima.

„Toto je jen začátek,“ říká Ofer. Doufá, že tento dokument otevře dveře k dalšímu zkoumání toho, jak byla sluneční soustava ovlivňována vnějšími silami v hluboké minulosti a jak tyto síly následně utvářely život na naší planetě.

Odkaz: „Možnost přímého vystavení Země chladnému, hustému mezihvězdnému médiu před 2–3 miliony let“ 10. června 2024, Přírodní astronomie.
doi: 10.1038/s41550-024-02279-8

Tento výzkum byl podporován NASA.