Nowe badania sugerują, że Mars odgrywa zaskakująco ważną rolę w regulowaniu długoterminowego klimatu Ziemi, wpływając na cykle trwające setki tysięcy lub miliony lat. Chociaż Wenus i Jowisz dominują w dynamice orbity Ziemi, symulacje pokazują, że usunięcie Marsa z Układu Słonecznego zakłóca kluczowe wzorce klimatyczne. Odkrycie zmienia nasze rozumienie stabilności planet, sugerując, że obecność stabilizującej planety zewnętrznej – takiej jak Mars – może być częstsza niż wcześniej sądzono, potencjalnie zwiększając szanse na odkrycie nadających się do zamieszkania egzoplanet w innych galaktykach.
Nieoczekiwana rola Marsa
Przez dziesięciolecia naukowcy rozumieli, że klimat Ziemi kształtowany jest przez cykle Milankovitcha – długoterminowe zmiany orbity i nachylenia Ziemi spowodowane przyciąganiem grawitacyjnym innych planet. Najsilniejszy wpływ mają Wenus i Jowisz, ale wpływ Marsa uznano za minimalny. Niedawne symulacje przeprowadzone przez Stephena Kane’a z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside podważają to założenie.
Zespół przeprowadził szczegółowe symulacje Układu Słonecznego, systematycznie testując wpływ każdej planety na orbitę i nachylenie osi Ziemi. Wyniki były uderzające: usunięcie Marsa z symulacji wyeliminowało dwa ważne cykle Milankovitcha z okresami 100 000 i 2,4 miliona lat.
„Kiedy usuniesz Marsa, cykle te znikną” – powiedział Kane. „A jeśli zwiększysz masę Marsa, będą one coraz krótsze, ponieważ Mars ma większy wpływ”.
Sugeruje to, że Mars „waży ponad swoje rozmiary”, mając nieproporcjonalny wpływ na stabilność klimatyczną Ziemi.
Jak Mars stabilizuje nachylenie Ziemi
Nachylenie osiowe Ziemi, czyli nachylenie, waha się od 21,5 do 24,5 stopnia na 41 000 lat, wpływając na intensywność pór roku i długoterminowe wzorce klimatyczne. Chociaż Księżyc od dawna uważany jest za główny stabilizator nachylenia Ziemi, symulacje pokazują, że grawitacja Marsa również ma znaczący wpływ. Zwiększanie masy Marsa w symulacjach dodatkowo ustabilizowało nachylenie Ziemi, co sugeruje, że większa planeta zewnętrzna mogłaby poprawić stabilność orbity.
To odkrycie jest ważne, ponieważ potencjalnie obniża poprzeczkę w zakresie egzoplanet nadających się do zamieszkania. Planeta niekoniecznie potrzebuje dużego księżyca, aby utrzymać stabilne nachylenie – wystarczy umiarkowanie duża planeta zewnętrzna, taka jak Mars. Rozszerza to kryteria wyszukiwania planet podobnych do Ziemi poza naszym Układem Słonecznym.
Cykle Milankovitcha i klimat długoterminowy
Cykle Milankovitcha kontrolują zmiany w nachyleniu osi Ziemi, ekscentryczności orbity (eliptycznej orbicie) i precesji równonocy. Cykle te powodują epoki lodowcowe i okresy ciepłe w geologicznej skali czasu.
Cykl 430 000 lat wynikający z Wenus i Jowisza pozostaje niezmieniony w obecności Marsa. Jednakże pozostałe dwa cykle – te, które zanikają wraz z oddalaniem się Marsa – mają kluczowe znaczenie dla długoterminowej regulacji klimatu.
Należy zauważyć, że cykle te obowiązują od tysięcy lat i nie są powiązane z obecną zmianą klimatu wywołaną przez człowieka. Cykle Milankovitcha kształtują klimat Ziemi w geologicznej skali czasu, dzięki czemu epoki lodowcowe nie będą trwać wiecznie.
Implikacje dla badań egzoplanet
Odkrycie, że Mars stabilizuje klimat Ziemi, ma konsekwencje dla poszukiwań egzoplanet nadających się do zamieszkania. Astronomowie muszą teraz rozważyć obecność stabilizującej planety zewnętrznej jako kluczowy czynnik przy ocenie układów planetarnych.
„Kiedy patrzę na inne układy planetarne i znajduję w strefie zamieszkiwalnej planetę wielkości Ziemi, planety znajdujące się dalej w układzie mogą wpływać na klimat tej planety podobnej do Ziemi” – wyjaśnił Kane.
Istnienie Marsa rodzi pytanie, jaki byłby klimat Ziemi bez niego i czy w takich warunkach mogłoby wyewoluować złożone życie.
Ostatecznie badanie to podkreśla wzajemne powiązania układów planetarnych i podkreśla znaczenie uwzględnienia interakcji grawitacyjnych przy ocenie możliwości zamieszkania egzoplanet.
