Pobliskie gwiazdy mieszały w Układzie Słonecznym. To one mogą odpowiadać za gigantyczne zmiany klimatu

Układ Słoneczny to stosunkowo niewielki obszar, na którym dużo się dzieje. Mamy tutaj Słońce, osiem planet, setki księżyców, miliony planetoid i komet. Wszystko to mieści się w obszarze, z którego sonda wysłana z Ziemi może wylecieć w ciągu kilkudziesięciu lat. Można odnieść wrażenie, że gdy wylatujemy z Układu Słonecznego, otacza nas pustka. Jakby nie patrzeć, najbliższym nam obiektem poza Układem Słonecznym jest gwiazda Proxima Centauri oddalona od nas o 4,26 roku świetlnego. Taką odległość sonda wysłana z Ziemi pokona w ciągu… kilkudziesięciu tysięcy lat. Patrząc zatem z perspektywy Ziemi, można odnieść wrażenie, że są to ogromne odległości i nawet najbliższe nam gwiazdy nie mają i nie mogą mieć na Ziemię jakiegokolwiek wpływu.

To tylko złudzenie. Spójrzmy na grafikę, która przedstawia w przybliżeniu Drogę Mleczną, naszą galaktykę.

Widoczny na niej dysk ma 100 000 lat świetlnych średnicy. W dysku tym znajduje się od 200 do 400 miliardów gwiazd. W tym kontekście, gdybyśmy byli w stanie zidentyfikować Słońce ze swoimi planetami, to praktycznie w tym samym miejscu znajduje się nie jedna, a tysiące gwiazd. W skali galaktyki są one bardzo blisko siebie.

Co ważne, galaktyka nie jest stacjonarna. Tak jak w Układzie Słonecznym planety krążą wokół Słońca, tak w Drodze Mlecznej gwiazdy wraz ze swoimi planetami krążą wokół centrum galaktyki. Siłą rzeczy, w tej drodze wokół supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w środku galaktyki, gwiazdy bezustannie się ze sobą mijają i ich względne odległości bezustannie się zmieniają. Słońce nie jest tu wyjątkiem. Zarówno w przeszłości, jak i w przeszłości inne gwiazdy zbliżały się i oddalały od Słońca. Co więcej, te bliskie przeloty w pobliżu Słońca miały bezpośredni wpływ na krążące wokół Słońca planety, w tym także Ziemię. W jaki sposób?

Przelatująca gwiazda pozostawia po sobie ślad w orbitach planet

Jeżeli do Układu Słonecznego na niewielką odległość zbliża się gwiazda, to jej przyciąganie grawitacyjne jest w stanie zaburzyć orbity gazowych olbrzymów. Nawet stosunkowo (w skali kosmicznej) krótki i szybki przelot gwiazdy, jest w stanie pozostawić swoje ślady w ewolucji orbit masywnych planet. Delikatne perturbacje orbitalne w odpowiednio długim czasie prowadzą do istotnych zmian w orbicie planety wokół Słońca.

Masywne gazowe i lodowe olbrzymy Układu Słonecznego, czyli Jowisz, Saturn, Uran i Neptun stale wpływają na orbity planet skalistych. Jeżeli zatem przelatująca gwiazda zmieni nawet delikatnie orbitę gazowych olbrzymów, to automatycznie zmieni się wpływ tychże planet na planety skaliste, takie jak Ziemia.

To stanowi pewien istotny problem. Jeżeli chcemy zrozumieć zmiany klimatu na przestrzeni ewolucji Ziemi, musimy wiedzieć, jak wyglądała orbita naszej Ziemi. Nie da się bowiem modelować klimatu, nie wiedząc, czy Ziemia znajdowała się bliżej Słońca, czy dalej, lub też czy orbita była bardziej eliptyczna, czy bardziej kołowa.

W najnowszym artykule opublikowanym w periodyku The Astrophysical Journal Letters autorzy przywołują paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne, do którego doszło 58 milionów lat temu. Temperatura Ziemi w tym okresie wzrosła o 5-8 stopni Celsjusza. Dotychczas tłumaczono to tym, że orbita Ziemi była wtedy znacznie bardziej eliptyczna.

Okazuje się jednak, że tak naprawdę nie jesteśmy w stanie tego ustalić, bowiem między chwilą obecną, a tamtymi zdarzeniami w pobliżu Układu Słonecznego przeszło wiele gwiazd, które mogły wpływać na orbitę Ziemi. W efekcie wszystkie symulacje mające pokazać, jak wyglądała ewolucja orbity Ziemi na przestrzeni milionów lat, mogą być całkowicie błędne. Im dalej w przyszłość lub w przeszłość takie symulacje wybiegają, tym stają się mniej dokładne.

Czytaj także: Poszukiwania życia wokół pobliskiej gwiazdy czas zacząć. Rusza projekt TOLIMAN

Szacunki wskazują, że średnio raz na milion lat jakaś gwiazda zbliża się do Słońca na odległość 50 000 jednostek astronomicznych (1 AU = 150 mln km). Raz na 20 milionów lat zdarza się gwiazda, która zbliża się na jedynie 10 000 AU. Podczas każdego takiego przelotu, gazowe olbrzymy odczuwają grawitację przelatującej gwiazdy, modyfikują swoje orbity, co automatycznie zaburza orbity planet skalistych, w tym Ziemi.

Najnowsze symulacje takich bliskich przelotów gwiazd wskazują, że niepewności co do orbity Ziemi modelowanej w przeszłości rosną znacznie szybciej, niż się dotychczas wydawało. Oznacza to z kolei, że dotychczasowe modele orbity z odległej przeszłości mogą być całkowicie niewiarygodne, bowiem nie uwzględniają wpływu gwiazd przelatujących w pobliżu między tą odległą przeszłością a dniem dzisiejszym.

W swojej pracy naukowcy przywołują przykład gwiazdy HD 7977, która przeleciała w pobliżu Słońca 2,8 miliona lat temu. Zważając na to, że była to gwiazda zbliżona masą do Słońca, z pewnością wpłynęła ona na orbity planet Układu Słonecznego. Badacze postulują nawet, że ten jeden przelot doprowadził do takich zmian, że nieuwzględnienie go, prowadzi do całkowicie błędnych oczekiwań co do orbity Ziemi 50 milionów lat i wcześniej.

Niestety samego przelotu też nie da się dokładnie uwzględnić w symulacjach, bowiem nie jesteśmy w stanie ustalić, w jakiej dokładnie odległości gwiazda nas minęła. Przyjmuje się, że minimalna odległość wyniosła od 4000 do 31000 AU. Jeżeli przelot miał miejsce 30 000 AU od Słońca, orbita Ziemi nie zostałaby jakoś diametralnie zmieniona. Jeżeli jednak było to bliżej dolnego ograniczenia, to wpływ gwiazdy na orbitę Ziemi mógł być istotny.

Wychodzi zatem na to, że nie jesteśmy w stanie precyzyjnie ustalić, jak wyglądała orbita Ziemi w czasach dinozaurów i wcześniej. Zbyt wiele obiektów mogło mieć na nią wpływ i nie jesteśmy w stanie tych wszystkich czynników zidentyfikować.

Warto tutaj pamiętać, że tak jak gwiazdy zbliżały się do Słońca w przeszłości, tak będą się zbliżać do niego i w przyszłości. W 2016 roku naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu opublikowali artykuł naukowy, w którym poinformowali, że za 1,36 miliona lat w pobliżu Układu Słonecznego przeleci gwiazda Gliese 710. To niewielki czerwony karzeł o masie 0,6 masy Słońca. Aktualnie gwiazda oddalona jest od nas o 64 lata świetlne. Za nieco ponad milion lat znajdzie się ona kilkadziesiąt tysięcy jednostek astronomicznych od Słońca. Gwiazda ta może wpłynąć grawitacyjnie na orbity planet naszego układu. Kto wie, czy nie wywoła ona kolejnej dużej zmiany klimatycznej. Tego na razie nie da się dokładnie ustalić.