Марс влияет на климат Земли. Об этом свидетельствуют как компьютерное моделирование, так и глубоководные отложения. Но как это работает?
Марс играет удивительно важную роль в климате Земли. Хотя Красная планета значительно меньше газовых гигантов Юпитера и Сатурна, ее гравитация настолько сильно влияет на орбиту Земли, что это приводит к климатическим циклам, которые длятся миллионы лет.
Подробности читайте после рекламы
Сейчас это показывают два независимых научных исследования, основанных на совершенно разных методах.
Времена года на Земле и долгосрочные колебания климата определяются не только Солнцем. Скорее, все планеты Солнечной системы постоянно притягивают Землю, медленно меняя свою орбиту, наклон своей оси и ориентацию своих полюсов.
Эти изменения известны как циклы Миланковича и определяют, среди прочего, чередование ледниковых периодов и более теплых периодов.
Компьютерное моделирование показывает важность Марса
Стивен Кейн из Калифорнийского университета и двое его коллег провели компьютерное моделирование, в ходе которого он варьировал массу Марса от нуля до десятикратного ее фактического значения. На протяжении миллионов лет его команда отслеживала, как эти изменения повлияли на колебания орбиты Земли.
Результаты показывают: сосед является решающим фактором для нескольких климатических циклов Земли. В частности, более короткие циклы продолжительностью около 100 000 лет, определяющие ритм ледниковых периодов, в решающей степени зависят от Марса. Чем массивнее была красная планета в симуляциях, тем продолжительнее становились эти циклы и тем сильнее были их последствия.
Подробности читайте после рекламы
Но самым поразительным был другой результат: когда в моделях исчезла масса Марса, важная климатическая модель также полностью исчезла. Этот так называемый «Большой цикл» длится более 2,4 миллиона лет и, соответственно, вызывает долгосрочные колебания климата. Но он существует только потому, что соседняя планета имеет достаточную массу, чтобы генерировать такие резонансы.
Глубоководные отложения подтверждают ритм длительностью 2,4 миллиона лет.
Международная исследовательская группа под руководством Адрианы Дуткевич из Сиднейского университета пришла к тому же выводу совершенно другим способом: ученые проанализировали данные глубоководного бурения из сотен мест по всему миру, которые были собраны за более чем 50 лет. Используя слои отложений, они реконструировали силу глубоководных течений за последние 65 миллионов лет.
«Мы были удивлены, обнаружив эти 2,4-миллионные циклы в наших данных о глубоководных отложениях», — говорит Дуткевич. «Этому есть только одно объяснение: они связаны с циклами взаимодействий Марса и Земли на орбите Солнца».
Геофизик Дитмар Мюллер, который также участвовал в исследовании, объясняет механизм: «Гравитационные поля планет Солнечной системы мешают друг другу, и это взаимодействие, называемое резонансом, меняет эксцентриситет планет, то есть насколько близко к круговой орбите находятся их орбиты».
Более теплые фазы с более сильными океанскими течениями
Для Земли эти орбитальные изменения означают периоды более высокой солнечной радиации и более теплого климата с циклами в 2,4 миллиона лет. Исследователи обнаружили, что более теплые циклы коррелируют с увеличением количества разрывов в глубоководных записях, которые связаны с более сильной глубоководной циркуляцией.
Эти два исследования удивительным образом дополняют друг друга: одно предсказывает цикл продолжительностью 2,4 миллиона лет, используя компьютерное моделирование астрономических данных, другое доказывает это, используя геологические данные. Пока Кейн и его команда моделировали орбитальную механическую причину, группа Дуткевича выявила конкретный физический эффект в виде измененных глубоководных течений.
Возможное значение для Гольфстрима
Результаты данных по отложениям также могут иметь отношение к текущим климатическим дебатам. «Наши глубоководные данные за 65 миллионов лет показывают, что в более теплых океанах более сильная глубинная циркуляция», — говорит Дуткевич. Это потенциально могло бы предотвратить застой океанских переворотов, даже если Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (Amoc) ослабнет или вообще прекратится.
Это особенно важно для Европы, поскольку Амок управляет Гольфстримом и обеспечивает умеренный климат на Старом континенте. Некоторые ученые опасаются, что этот поток ослабнет или даже рухнет в результате антропогенного изменения климата. Глубокие водовороты, образующиеся в более теплых океанах, могут частично противодействовать этому застою.
Наклон оси также реагирует на Марс.
Помимо орбиты Земли, Марс также влияет на наклон земной оси. Хорошо известный 41 000-летний цикл осевого наклона, который появляется в геологических записях, удлиняется, поскольку в симуляциях Марс оценивается как более массивный.
Если бы наша соседняя планета была в десять раз тяжелее, этот цикл сместился бы к доминирующему периоду от 45 000 до 55 000 лет. Это кардинально изменит характер наращивания и отступания льда.
Однако наиболее стабильный цикл во всех симуляциях был подчеркнут периодом эксцентриситета продолжительностью 405 000 лет, обусловленным взаимодействием Венеры и Юпитера. Вселенная сегодня. Эти «часы» остаются независимыми от массы Красной планеты и обеспечивают постоянный основной ритм изменений климата Земли.
Важность поиска обитаемых планет
Результаты исследования также помогают оценить обитаемость экзопланет земного типа. Планета земной группы с массивным соседом в правильной конфигурации орбиты может испытывать климатические колебания, которые предотвращают замерзание или делают ее времена года более благоприятными для жизни.
Кроме того, оба исследования ясно показывают, что циклы Миланковича — это не просто вопрос между Землей и Солнцем. Их производят все соседи нашей планеты, причем Марс играет неожиданно важную роль в формировании нашего климата.
