Mars je odgovoran za ledena doba na Zemlji
- Objavljeno u Znanost
S upola manjom veličinom od Zemlje i jednom desetinom njezine mase, Mars je perolaki planet što se tiče planeta. Ipak, nova istraživanja otkrivaju u kojoj mjeri Mars tiho utječe na Zemljinu orbitu i oblikuje cikluse koji pokreću dugoročne klimatske obrasce ovdje, uključujući ledena doba.
Stephen Kane, profesor planetarne astrofizike na američkom sveučilištu UC Riverside, započeo je ovaj projekt sa sumnjama u nedavne studije koje povezuju drevne klimatske obrasce Zemlje s gravitacijskim poticajima s Marsa. Ove studije sugeriraju da slojevi sedimenta na oceanskom dnu odražavaju klimatske cikluse pod utjecajem crvenog planeta unatoč njegovoj udaljenosti od Zemlje i maloj veličini.
„Znao sam da Mars ima neki utjecaj na Zemlju, ali pretpostavio sam da je malen“, rekao je Kane. „Mislio sam da će njegov gravitacijski utjecaj biti premalen da bi se lako uočio unutar Zemljine geološke povijesti. Nekako sam krenuo provjeriti vlastite pretpostavke.“
Kako bi to učinio, Kane je proveo računalne simulacije ponašanja Sunčevog sustava i dugoročnih varijacija u Zemljinoj orbiti i nagibu koji upravljaju načinom na koji sunčeva svjetlost dopire do površine tijekom desetaka tisuća do milijuna godina.
Ovi ciklusi promjene orbite i položaja, nazvani Milankovićevi ciklusi, ključni su za razumijevanje kako i kada ledena doba počinju i završavaju. Ledeno doba je dugo razdoblje kada planet ima trajne ledene pokrove na polovima. Zemlja je prošla kroz najmanje pet velikih ledenih doba tijekom svoje 4,5 milijardi godina duge povijesti. Najnovije je započelo prije otprilike 2,6 milijuna godina i još uvijek traje.
Jedan Milankovićev ciklus uglavnom pokreće gravitacijska sila Venere i Jupitera, a za njegov završetak potrebno je 430.000 godina. Tijekom tog vremenskog razdoblja, Zemljina putanja oko Sunca postupno se mijenja od gotovo kružne do izduženije, a zatim natrag. Ova promjena orbitalnog oblika utječe na količinu sunčeve energije koja dopire do planeta i može utjecati na napredovanje ili povlačenje ledenih ploča.
Taj ciklus od 430.000 godina ostao je netaknut u Kaneovim simulacijama, bez obzira na to je li Mars bio prisutan. Ali kada je Mars uklonjen, dva druga glavna ciklusa, jedan koji traje 100.000 godina i drugi koji se proteže na 2,3 milijuna godina, potpuno su nestali.
„Kada uklonite Mars, ti ciklusi nestaju“, rekao je Kane. „A ako povećate masu Marsa, oni postaju sve kraći i kraći jer Mars ima veći učinak.“
Ti ciklusi utječu na to koliko je Zemljina orbita kružna ili rastegnuta (njezin ekscentricitet), vrijeme Zemljinog najbližeg približavanja Suncu i nagib njezine rotacijske osi (njezina zakrivljenost). Oni utječu na količinu sunčeve svjetlosti koju različiti dijelovi Zemlje primaju, što zauzvrat utječe na ledenjačke cikluse i dugoročne klimatske obrasce. Kaneovi rezultati pokazuju da Mars igra mjerljivu ulogu u oba.
„Što je bliže Suncu, to više planet postaje pod utjecajem Sunčeve gravitacije. Budući da je Mars dalje od Sunca, ima veći gravitacijski učinak na Zemlju nego što bi imao da je bliže. Udara više nego što bi to bila njegova težina“, rekao je Kane.
Jedno od neočekivanijih otkrića bilo je kako masa Marsa utječe na brzinu promjene Zemljinog nagiba. Zemlja je trenutno nagnuta pod kutom od oko 23,5 stupnjeva, a taj se kut s vremenom neznatno mijenja.
„Kako se masa Marsa povećavala u našim simulacijama, stopa promjene Zemljinog nagiba se smanjivala“, rekao je Kane. „Dakle, povećanje mase Marsa ima svojevrsni stabilizirajući učinak na naš nagib.“
Rad, objavljen u časopisu Publications of the Astronomical Society of the Pacific, ne samo da kvantificira utjecaj Marsa na Zemljinu orbitu, već i nagovještava šire implikacije. Kaneove simulacije sugeriraju da čak i mali vanjski planeti u drugim solarnim sustavima mogu tiho oblikovati stabilnost svjetova koji bi mogli biti domaćini života.
„Kad pogledam druge planetarne sustave i pronađem planet veličine Zemlje u nastanjivoj zoni, planeti dalje u sustavu mogli bi imati utjecaj na klimu tog planeta sličnog Zemlji“, rekao je Kane.
Rezultati također postavljaju druga pitanja o tome kako se Zemlja mogla drugačije razvijati. Ledena razdoblja uzrokovala su smanjenje šuma i širenje travnjaka u promjenama koje su potaknule ključne evolucijske promjene poput uspravnog hodanja, korištenja alata i društvene suradnje.
„Bez Marsa, Zemljina orbita ne bi imala glavne klimatske cikluse“, dodao je Kane. „Kako bi ljudi i druge životinje uopće izgledali da Marsa nema?“