Пролеты звезд не изменили климат Земли за последние 56 миллионов лет

Фото из открытых источников

Если наша солнечная система кажется стабильной, то это потому, что наша короткая продолжительность жизни заставляет ее так выглядеть. Земля вращается, ночь сменяет день, луна движется сквозь свет и тень, а солнце висит в небе. Но на самом деле все движется и влияет на все остальное, и тонкий баланс, который мы наблюдаем, может быть легко нарушен. Могли ли пролетающие звезды нарушить орбиту Земли и вызвать резкие климатические изменения в прошлом нашей планеты?

Звездный пролет — это когда другая звезда проходит достаточно близко к нашей солнечной системе, чтобы вызвать некоторые нарушения. Наше соседство в Млечном Пути относительно малонаселено, поэтому звездные пролеты встречаются реже, чем в других частях галактики. Но они все еще происходят.

Самой известной из них, вероятно, была звезда Шольца. Около 70 000 лет назад она прошла через Облако Оорта, внешнее хранилище долгопериодических комет и ледяных планетезималей нашей солнечной системы. Она могла бы потревожить некоторые кометы из Облака Оорта, но если это так, мы не узнаем об этом еще пару миллионов лет. Именно столько времени потребуется комете, чтобы достичь внутренней части Солнечной системы.

Звезда Шольца иллюстрирует риск пролетов звезд. Ученые задались вопросом, влияли ли эти пролеты на климат Земли в прошлом, изменяя орбиту планеты. Новое исследование, принятое к публикации в The Astrophysical Journal, изучает пролеты звезд, чтобы выяснить, правда ли это. Оно называется «Никакого влияния пролетающих звезд на палеоклиматические реконструкции за последние 56 миллионов лет».

Авторы — Ричард Зибе и Дэвид Эрнандес. Зибе из Школы океанологии и наук о Земле и технологий Гавайского университета, а Эрнандес — с кафедры астрономии Йельского университета. В настоящее время статья доступна на сервере препринтов arXiv.

«Пролетающие звезды (также называемые звездными пролетами) оказывают заметное влияние на долгосрочную динамическую эволюцию Солнечной системы, проникновение комет облака Оорта в Солнечную систему, свойства транснептуновых объектов и многое другое», — пишут авторы. «Основываясь на упрощенной модели Солнечной системы, ... недавно было высказано предположение, что пролетающие звезды также являются важным фактором палеоклимата до ∼50 млн лет назад, включая климатическое событие, называемое палеоцен-эоценовым термическим максимумом (PETM) (∼56 млн лет назад)».

PETM привел к повышению глобальной температуры на 5–8°C и массивному притоку углерода в атмосферу и океаны. Потребовалось 10 000 или 20 000 лет, чтобы температура поднялась, и это продолжалось около 100 000 или 200 000 лет. Его влияние на биосферу было колоссальным. Многие морские организмы вымерли, тропические и субтропические регионы расширились к полюсам, и появились приматы и другие млекопитающие.

Причина все еще обсуждается, и существует несколько гипотез. Они включают вулканические извержения, удар кометы, высвобождение метановых клатратов и орбитальное воздействие. Исследователи считают, что гигантские планеты играют важную роль во время пролетов звезд. Когда блуждающая звезда проходит мимо, гравитационные поля гигантских планет могут усилить эффект пролета и затем изменить орбиты меньших планет.

Чтобы выяснить, могут ли пролеты звезд быть причиной PETM и других климатических изменений, исследователи использовали современную модель Солнечной системы и случайные звездные параметры в 400 симуляциях. Общее количество пролетов звезд составило 1800.

Другие исследователи, изучавшие ту же проблему, обнаружили, что пролеты звезд могли изменить палеоклимат Земли. В 2024 году Кайб и Рэймонд заявили: «Здесь мы представляем моделирование, которое включает в себя близлежащее звездное население Солнца, и мы обнаруживаем, что близко проходящие звезды поля изменяют орбитальную эволюцию всей нашей планетной системы посредством их гравитационных возмущений на гигантских планетах». Они также написали: «Хотя требуются десятки миллионов лет, чтобы эффекты пролетов звезд значительно проявились, долгосрочная орбитальная эволюция Земли и остальных планет связана с этими звездами».

Однако Зеебе и Эрнандес пришли к иному выводу. «В отличие от Кайба и Рэймонда, мы не обнаруживаем влияния пролетающих звезд на палеоклиматические реконструкции за последние 56 млн лет», — пишут они.

Одной из причин различных результатов является полнота моделей, используемых для понимания пролетов. Некоторые модели солнечной системы, например, исключали Луну.

«Запуск точных современных моделей солнечной системы, которые включают все известные вторичные эффекты, требует больших вычислительных затрат», — пишут авторы. «В результате долгосрочные исследования, например, в масштабе времени Gyr, как правило, основываются на упрощенных моделях солнечной системы или только на внешних планетах».

Используя более полную модель солнечной системы, Зеебе и Эрнандес показали, что пролеты звезд вряд ли стоят за драматическими палеоклиматическими сдвигами Земли, такими как PETM. Они указывают, что Луна оказывает стабилизирующее воздействие, а модели, которые его исключают, приходят к подозрительным выводам.

«Напротив, используя современную модель солнечной системы, включая лунный вклад и J2 (квадрупольный момент Луны и Солнца), а также случайные звездные параметры, мы не обнаруживаем влияния пролетающих звезд на палеоклиматические реконструкции за последние 56 млн лет», — объясняют авторы. Даже чрезвычайно близкие пролеты, похоже, не оказывают никакого эффекта.

В прошлом было много пролетов звезд, и в будущем их будет еще больше. Ожидается, что оранжевый карлик Gliese 710 приблизится на расстояние 0,1663 световых лет или 10 520 астрономических единиц примерно за 1,29 миллиона лет. У него 86% шансов пройти через Облако Оорта, и некоторые исследователи говорят, что это может спровоцировать рой комет во внутреннюю часть Солнечной системы. Может ли этот пролет вызвать резкий сдвиг в климате Земли?

Здесь много неопределенности, и понимание прошлого и будущего пролетов звезд и того, как они могут повлиять на климат Земли, зависит от того, насколько подробны наши научные модели.

«Наши результаты показывают, что для точного изучения влияния пролетов звезд на орбитальную эволюцию Земли необходима полная физическая модель», — заключают авторы.