Выяснилось, как Марс влияет на климат Земли
По сравнению с Землей Марс совсем небольшой: почти вдвое меньше размером и чуть не в 10 раз — по массе. Тем не менее, он оказывает огромное влияние на орбиту нашей планеты, а значит — на ее климат.
Таковы результаты нового исследования в журнале Publications of the Astronomical Society of the Pacific. Его автор Стивен Кейн, профессор планетарной астрофизики из Калифорнийского университета в Риверсайде, начинал этот проект скептически.
«Я знал, что Марс как-то влияет на Землю, но думал, что это влияние ничтожно. Мне казалось, его гравитационное воздействие слишком мало, чтобы его можно было легко обнаружить в геологической истории Земли. Я, можно сказать, решил проверить свои сомнения», — говорит он.
Для этого Кейн провел компьютерное моделирование поведения Солнечной системы и долгосрочных изменений земной орбиты и наклона оси, от которых зависит количество достигающего Земли солнечного тепла.
Как Марс формирует климатические циклы Земли
Эти циклы изменения орбиты и положения планеты, известные как циклы Миланковича, играют ключевую роль в понимании причин начала и конца ледниковых периодов. Ледниковый период — это долгая эпоха, когда на полюсах планеты существуют постоянные ледяные щиты. За свои 4,5 миллиарда лет Земля пережила как минимум пять крупных ледниковых периодов. Последний начался около 2,6 миллиона лет назад и продолжается до сих пор.
Один из циклов Миланковича, в основном обусловленный гравитационным притяжением Венеры и Юпитера, имеет продолжительность 430 000 лет. За это время земная орбита постепенно меняет форму от почти круговой до более вытянутой и обратно. Это влияет на наступление или отступление ледниковых щитов.
В моделировании Кейна этот 430 000-летний цикл сохраняется независимо от присутствия Марса. Зато удаление Красной планеты из модели приводит к полному исчезновению двух других циклов — длительностью 100 000 и 2,3 миллиона лет.
«Если убрать Марс, эти циклы пропадают. А если увеличить массу Марса, они становятся короче, потому что влияние Марса возрастает», — объясняет профессор.
Эти циклы влияют на эксцентриситет земной орбиты, время наибольшего сближения Земли с Солнцем и на наклон оси вращения планеты. Все это определяет, сколько солнечного света получают разные регионы Земли, что, в свою очередь, отражается на ледниковых циклах и несет долгосрочные климатические последствия. Результаты Кейна показывают, что Марс играет в обоих процессах измеримую роль.
Неожиданные результаты и более широкие последствия
«Чем ближе планета к Солнцу, тем сильнее она подвержена его гравитации. Поскольку Марс дальше от нашего светила, его гравитационное воздействие на Землю больше, нежели было бы, окажись он ближе. Можно сказать, его влияние превосходит его возможности», — замечает астрофизик.
Одним из самых неожиданных открытий стало влияние массы Марса на скорость изменения наклона земной оси. Сейчас она наклонена примерно на 23,5 градуса, и этот угол со временем слегка меняется.
«Когда мы увеличивали массу Марса в наших симуляциях, скорость изменения наклона Земли снижалась. То есть увеличение массы Марса оказывает своего рода стабилизирующий эффект на наш наклон», — уточняет Кейн.
Это исследование не только количественно оценивает влияние Марса на орбиту Земли, но и предполагает схожие явления в других звездных системах, где даже небольшие внешние планеты могут незаметно формировать стабильность миров, потенциально пригодных для жизни.
«Когда я изучаю другие планетные системы и нахожу планету земного типа в обитаемой зоне, планеты, расположенные дальше в системе, вполне могут влиять на климат этой похожей на Землю планеты», — говорит Кейн.
Кроме того, встают вопросы о том, какой могла бы стать Земля в иных условиях. Из-за ледниковых периодов леса сокращались, а площади лугов увеличивались; эти перемены стимулировали ключевые эволюционные изменения, такие как прямохождение, использование орудий труда и социальное сотрудничество.
«Без Марса в орбите Земли отсутствовали бы основные климатические циклы. Как бы тогда выглядели люди и другие животные, не будь Марса?» — заключил исследователь.
