Το κοσμικό γεγονός που ξανάγραψε την ιστορία του κλίματος της Γης

Νέα αστροφυσική έρευνα ρίχνει φως σε ένα σημαντικό κοσμικό γεγονός που συνέβη πριν από δύο εκατομμύρια χρόνια όταν το ηλιακό σύστημα πέρασε μέσα από ένα πυκνό διαστρικό σύννεφο. Αυτό μπορεί να άλλαξε το κλίμα της Γης με την έκθεσή της σε ενισχυμένη κοσμική ακτινοβολία, που υποστηρίζεται από αυξημένα ισότοπα που βρέθηκαν στο γεωλογικό αρχείο.

Η Γη ήταν ένα πολύ διαφορετικό μέρος πριν από περίπου δύο εκατομμύρια χρόνια, με τους πρώιμους ανθρώπινους προγόνους μας να ζούσαν δίπλα σε τίγρεις με δόντια, μαστόδοντες και τεράστια τρωκτικά. Ανάλογα με το πού βρίσκονταν, μπορεί να ήταν κρύα: το έδαφος είχε πέσει Σε βαθιά κατάψυξη, με πολλαπλές εποχές παγετώνων να έρχονται και να παρέρχονται μέχρι πριν από περίπου 12.000 χρόνια. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι εποχές των παγετώνων συμβαίνουν για διάφορους λόγους, όπως η κλίση και η περιστροφή του πλανήτη, η μετατόπιση των τεκτονικών πλακών, οι ηφαιστειακές εκρήξεις και τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

Τι γίνεται όμως αν τέτοιες δραστικές αλλαγές είναι αποτέλεσμα όχι μόνο του περιβάλλοντος της Γης, αλλά και της θέσης του Ήλιου στον γαλαξία;

Η επίδραση του ταξιδιού του Ήλιου στον γαλαξία

Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε σήμερα (10 Ιουνίου) στο φυσική αστρονομία, Ο κύριος συγγραφέας και αστροφυσικός Merav Ofer – καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και συνεργάτης στο Ινστιτούτο Harvard Radcliffe – βρήκε στοιχεία ότι πριν από περίπου 2 εκατομμύρια χρόνια, το ηλιακό σύστημα αντιμετώπισε ένα διαστρικό σύννεφο τόσο πυκνό που θα μπορούσε να είχε παρέμβει με τον ήλιο του ήλιου άνεμος. Η Over και οι συνάδελφοί της πιστεύουν ότι αυτό δείχνει ότι η θέση του Ήλιου στο διάστημα μπορεί να διαμορφώσει την ιστορία της Γης περισσότερο από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως.

Ο ρόλος της ηλιόσφαιρας στην προστασία της Γης

Ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα είναι επικαλυμμένο με ένα προστατευτικό στρώμα πλάσμα αίματος Η ασπίδα που πηγάζει από τον Ήλιο, γνωστή ως ηλιόσφαιρα. Αποτελούνται από ένα συνεχές ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων, που ονομάζεται ηλιακός άνεμος, το οποίο εκτείνεται πολύ πιο πέρα ΠλούτωνΤι καλύπτουν οι πλανήτες; Η NASA καλεί «Γιγάντια φούσκα». Μας προστατεύει από την ακτινοβολία και τις γαλαξιακές ακτίνες που μπορούν να αλλάξουν DNAΟι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό είναι μέρος του λόγου για τον οποίο η ζωή στη Γη εξελίχθηκε όπως εξελίχθηκε.

Σύμφωνα με την πιο πρόσφατη έρευνα, το ψυχρό σύννεφο συμπίεσε την ηλιόσφαιρα με τρόπο που εν συντομία τοποθέτησε τη Γη και άλλους πλανήτες στο ηλιακό σύστημα εκτός της επιρροής της ηλιόσφαιρας.

Επιδράσεις της γαλαξιακής συνάντησης στη Γη

«Αυτό το έγγραφο είναι το πρώτο που δείχνει ποσοτικά ότι υπήρξε μια σύγκρουση μεταξύ του Ήλιου και κάτι εκτός του ηλιακού συστήματος που θα επηρέαζε το κλίμα της Γης», λέει ο Over, ένας ειδικός στην ηλιοσφαιρική.

Τα μοντέλα της έχουν διαμορφώσει την επιστημονική μας κατανόηση για την ηλιόσφαιρα και πώς σχηματίζεται η φυσαλίδα από τον ηλιακό άνεμο που πιέζει το διαστρικό μέσο, ​​το διάστημα μεταξύ των αστεριών και πέρα ​​από την ηλιόσφαιρα στον γαλαξία μας. Η θεωρία της είναι ότι η ηλιόσφαιρα μοιάζει με ένα φουσκωμένο κρουασάν, μια ιδέα που έχει συγκλονίσει την κοινότητα της διαστημικής φυσικής. Τώρα ρίχνει νέο φως στο πώς η ηλιόσφαιρα, όπου ο Ήλιος κινείται στο διάστημα, επηρεάζει τη χημεία της ατμόσφαιρας της Γης.

«Τα αστέρια κινούνται και τώρα αυτό το έγγραφο δείχνει όχι μόνο ότι κινούνται, αλλά ότι βιώνουν δραματικές αλλαγές», λέει ο Over. Ανακάλυψα για πρώτη φορά αυτή τη μελέτη και άρχισα να την εργάζομαι κατά τη διάρκεια μιας ετήσιας υποτροφίας στο Ινστιτούτο Ράντκλιφ του Χάρβαρντ.

Προσομοίωση γνώσεων για κοσμικές αλληλεπιδράσεις

Για να μελετήσουν αυτό το φαινόμενο, η Ofer και οι συνεργάτες της κοίταξαν πίσω στο χρόνο, χρησιμοποιώντας εξελιγμένα μοντέλα υπολογιστών για να απεικονίσουν πού βρισκόταν ο Ήλιος, μαζί με αυτόν, η ηλιόσφαιρα και το υπόλοιπο ηλιακό σύστημα πριν από δύο εκατομμύρια χρόνια.

Χαρτογράφησαν επίσης τη διαδρομή του τοπικού συστήματος ζώνης ψυχρών νεφών, μια σειρά από μεγάλα, πυκνά, πολύ ψυχρά σύννεφα που αποτελούνται κυρίως από άτομα υδρογόνου. Οι προσομοιώσεις τους έδειξαν ότι ένα από τα σύννεφα κοντά στο τέλος αυτής της ζώνης, που ονομάζεται Local Lynx of Cold Cloud, θα μπορούσε να συγκρουστεί με την ηλιόσφαιρα.

Γεωλογικά και κοσμολογικά στοιχεία

Αν είχε συμβεί αυτό, λέει ο Over, η Γη θα είχε εκτεθεί πλήρως στο διαστρικό μέσο, ​​όπου το αέριο και η σκόνη αναμειγνύονται με ατομικά στοιχεία που απομένουν από τα αστέρια που εκρήγνυνται, συμπεριλαμβανομένου του σιδήρου και του πλουτωνίου. Κανονικά, η ηλιόσφαιρα φιλτράρει τα περισσότερα από αυτά τα ραδιενεργά σωματίδια. Αλλά χωρίς προστασία, μπορούν εύκολα να φτάσουν στο έδαφος.

Σύμφωνα με το έγγραφο, αυτό είναι σύμφωνο με τα γεωλογικά στοιχεία που δείχνουν αύξηση των ισοτόπων 60Fe (σίδηρος 60) και 244Pu (πλουτώνιο 244) στον ωκεανό, στη Σελήνη, στο χιόνι της Ανταρκτικής και στους πυρήνες πάγου από την ίδια χρονική περίοδο. Ο χρονισμός ταιριάζει επίσης με τις εγγραφές θερμοκρασίας που υποδεικνύουν μια περίοδο ψύξης.

Μακροπρόθεσμες γαλαξιακές επιρροές

«Η κοσμική μας γειτονιά έξω από το ηλιακό σύστημα σπάνια επηρεάζει τη ζωή στη Γη», λέει ο Avi Loeb, διευθυντής του Ινστιτούτου Θεωρίας και Υπολογισμού στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και συν-συγγραφέας της εργασίας. «Είναι συναρπαστικό να ανακαλύπτουμε ότι το πέρασμά μας μέσα από πυκνά σύννεφα πριν από μερικά εκατομμύρια χρόνια θα μπορούσε να είχε εκθέσει τη Γη σε μια πολύ μεγαλύτερη ροή κοσμικών ακτίνων και ατόμων υδρογόνου οι κοσμικοί μας γείτονες».

Η εξωτερική πίεση από τον τοπικό λύγκα στο κρύο σύννεφο θα μπορούσε να μπλοκάρει συνεχώς την ηλιόσφαιρα για οπουδήποτε από μερικές εκατοντάδες χρόνια έως ένα εκατομμύριο χρόνια, ανάλογα με το μέγεθος του νέφους, λέει ο Over. «Όμως μόλις η Γη απομακρύνθηκε από το κρύο σύννεφο, η ηλιόσφαιρα κατέκλυσε όλους τους πλανήτες, συμπεριλαμβανομένης της Γης», λέει. Αυτό συμβαίνει σήμερα.

Μελλοντική έρευνα και οι επιπτώσεις της

Είναι αδύνατο να γνωρίζουμε την ακριβή επίδραση των ψυχρών νεφών στη Γη, καθώς θα μπορούσαν να πυροδοτήσουν μια εποχή παγετώνων. Αλλά υπάρχουν μερικά άλλα ψυχρά σύννεφα στο διαστρικό μέσο, ​​τα οποία ο Ήλιος πιθανότατα έχει συναντήσει στα δισεκατομμύρια χρόνια από τη γέννησή του, λέει ο Over. Πιθανότατα θα παραπαίει περαιτέρω σε άλλα εκατομμύρια χρόνια περίπου.

Η Ofer και οι συνεργάτες της εργάζονται τώρα για να εντοπίσουν πού βρισκόταν ο ήλιος πριν από επτά εκατομμύρια χρόνια, και ακόμη πιο πίσω. Η θέση του Ήλιου πριν από εκατομμύρια χρόνια, καθώς και το σύστημα ψυχρού νέφους, κατέστη δυνατή χάρη στα δεδομένα που συνέλεξε η αποστολή Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, η οποία κατασκευάζει τον μεγαλύτερο τρισδιάστατο χάρτη του γαλαξία και δίνει μια άνευ προηγουμένου ματιά στον γαλαξίας. Η ταχύτητα κίνησης των αστεριών.

Εξερευνήστε το παρελθόν μονοπάτι του ήλιου

«Αυτό το σύννεφο ήταν ήδη στο παρελθόν μας και αν διασχίζαμε κάτι τόσο τεράστιο, θα εκτίθαμε στο διαστρικό μέσο», λέει ο Over. Η επίδραση της διασταύρωσης μονοπατιών που περιέχουν πολύ υδρογόνο και ραδιενεργό υλικό είναι ασαφής, έτσι η Ofer και η ομάδα της στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης NASA-Χρηματοδοτείται SHIELD (Solar Wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-Scale Dynamics) DRIVE Science Center Τώρα διερευνούν τον αντίκτυπο που θα μπορούσε να έχει αυτό στην ακτινοβολία της Γης, καθώς και στην ατμόσφαιρα και το κλίμα.

“Αυτό είναι μόνο η αρχή”, λέει ο Ofer. Ελπίζει ότι αυτό το έγγραφο θα ανοίξει την πόρτα για περαιτέρω εξερεύνηση του πώς το ηλιακό σύστημα επηρεάστηκε από εξωτερικές δυνάμεις στο βαθύ παρελθόν και πώς αυτές οι δυνάμεις με τη σειρά τους διαμόρφωσαν τη ζωή στον πλανήτη μας.

Αναφορά: «Δυνατότητα άμεσης έκθεσης της Γης στο ψυχρό, πυκνό διαστρικό μέσο πριν από 2-3 εκατομμύρια χρόνια» 10 Ιουνίου 2024, Αστρονομία της φύσης.
doi: 10.1038/s41550-024-02279-8

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από τη NASA.