Нові дослідження показують, що Марс відіграє напрочуд важливу роль у довгостроковому регулюванні клімату Землі, впливаючи на цикли, які охоплюють сотні тисяч або мільйони років. У той час як Венера і Юпітер домінують в орбітальній динаміці Землі, моделювання показує, що видалення Марса з Сонячної системи порушує ключові кліматичні моделі. Це відкриття змінює наше розуміння планетарної стабільності, припускаючи, що наявність стабілізуючої зовнішньої планети, такої як Марс, може бути більш поширеною, ніж вважалося раніше, потенційно збільшуючи шанси виявлення населених екзопланет в інших галактиках.
Несподівана роль Марса
Десятиліттями вчені розуміли, що клімат Землі формується циклами Міланковича — довготривалими змінами орбіти та нахилу Землі, викликаними гравітаційним тяжінням інших планет. Найсильніший вплив мають Венера і Юпітер, але вплив Марса вважали мінімальним. Недавнє моделювання, проведене Стівеном Кейном з Каліфорнійського університету в Ріверсайді, спростовує це припущення.
Команда провела детальне моделювання Сонячної системи, систематично перевіряючи вплив кожної планети на орбіту та нахил осі Землі. Результати були вражаючими: видалення Марса з моделювання виключило два важливі цикли Міланковича з періодами 100 000 і 2,4 мільйона років.
«Коли ви видаляєте Марс, ці цикли зникають», — сказав Кейн. «І якщо ви збільшуєте масу Марса, вони стають все коротшими, тому що Марс має більший вплив».
Це свідчить про те, що Марс «важить більше за свій розмір», надаючи непропорційний вплив на кліматичну стабільність Землі.
Як Марс стабілізує нахил Землі
Нахил осі Землі, або нахил, коливається від 21,5 до 24,5 градусів кожні 41 000 років, впливаючи на інтенсивність сезонів і довгострокові кліматичні моделі. Хоча Місяць довгий час вважався основним стабілізатором нахилу Землі, моделювання показує, що гравітація Марса також робить значний внесок. Збільшення маси Марса в симуляції ще більше стабілізувало нахил Землі, припускаючи, що більша зовнішня планета може підвищити стабільність орбіти.
Ця знахідка важлива, оскільки вона потенційно знижує планку населених екзопланет. Планеті не обов’язково потрібен великий місяць, щоб підтримувати стабільний нахил — може бути достатньо помірно великої зовнішньої планети, як-от Марс. Це розширює критерії пошуку схожих на Землю планет за межі нашої Сонячної системи.
Цикли Міланковича та довгостроковий клімат
Цикли Міланковича контролюють зміни в нахилі осі Землі, ексцентриситеті орбіти (наскільки еліптична орбіта) і прецесії рівнодення. Ці цикли викликають льодовикові періоди та теплі періоди в геологічних масштабах часу.
430 000-річний цикл через Венеру і Юпітер залишається незмінним у присутності Марса. Однак інші два цикли — ті, що зникають у міру віддалення Марса — мають вирішальне значення для довгострокового регулювання клімату.
Важливо відзначити, що ці цикли діють протягом тисячоліть і не пов’язані з поточними змінами клімату, спричиненими людиною. Цикли Міланковича формують клімат Землі в геологічних масштабах часу, гарантуючи, що льодовикові періоди не триватимуть нескінченно.
Наслідки для дослідження екзопланет
Відкриття того, що Марс стабілізує клімат Землі, має наслідки для пошуку населених екзопланет. Тепер астрономи повинні розглядати наявність стабілізуючої зовнішньої планети як ключовий фактор при оцінці планетних систем.
«Коли я дивлюся на інші планетарні системи й знаходжу планету розміром із Землю в зоні проживання, планети, розташовані далі в системі, можуть впливати на клімат цієї планети, схожої на Землю», — пояснив Кейн.
Існування Марса ставить питання про те, яким був би клімат Землі без нього, і чи могло б за таких умов виникнути складне життя.
Зрештою, це дослідження підкреслює взаємозв’язок планетних систем і підкреслює важливість урахування гравітаційних взаємодій при оцінці придатності екзопланет до життя.
