Zmiana klimatu na Ziemi wskutek kosmicznego pyłu? „Ekscytujące odkrycie”

Ostatnia epoka lodowcowa skończyła się około 12 tys. lat temu; wcześniej kolejne zlodowacenia przerywane były okresami ocieplenia klimatu (interglacjałami). Przyczyn zlodowaceń naukowcy upatrują miedzy innymi w zmianach nachylenia i rotacji naszej planety, przesuwaniu się płyt tektonicznych erupcjach wulkanów i poziomie dwutlenku węgla w atmosferze. Jednak nowe badania (DOI: 10.1038/s41550-024-02279-8 ) sugerują, że w grę mogą wchodzić także oddziaływania pozaziemskie - konkretnie położenie Układu Słonecznego w naszej galaktyce.

Merav Opher, specjalizujaca się w badaniach heliosfery profesor astronomii na Boston University i pracownik Harvard Radcliffe Institute, znalazła dowody na to, że około dwa miliony lat temu Układ Słoneczny napotkał obłok międzygwiazdowy tak gęsty, że mógł zakłócać wiatr słoneczny. Zdaniem Opher i jej współpracowników pokazuje to, że położenie Słońca w przestrzeni może kształtować historię Ziemi w większym stopniu, niż wcześniej sądzono.

Kosmiczna chmura pyłu zmieniła klimat na Ziemi?

Cały Układ Słoneczny otacza heliosfera - ochronna tarcza z emitowanych przez Słońce naładowanych cząstek, znanych jako wiatr słoneczny. NASA mówi o "gigantycznej bańce", która sięga aż poza orbitę Plutona i chroni przed promieniowaniem kosmicznym, które mogłoby spowodować mutacje DNA, a nawet uniemożliwić rozwój życia na Ziemi.

Badania prof. Opher i jej zespołu sugerują, że chmura pyłu skompresowała heliosferę w taki sposób, że Ziemia i inne planety Układu Słonecznego na krótko znalazły się poza jej osłoną.

"Ta praca jest pierwszą, która ilościowo pokazuje, że doszło do spotkania Słońca z obiektem spoza Układu Słonecznego, które miało wpływ na klimat Ziemi" – wskazała Opher.

Opher i jej współpracownicy cofnęli się w czasie, używając zaawansowanych modeli komputerowych do wizualizacji położenia Słońca, heliosfery i reszty Układu Słonecznego dwa miliony lat temu. Sporządzili także mapę Local Ribbon of Cold Clouds czyli sznura dużych, gęstych i bardzo zimnych chmur zbudowanych głównie z atomów wodoru. Symulacje wykazały, że jedna z chmur znajdujących się blisko końca tej wstęgi, nazwana Local Lynx of Cold Cloud, mogła zderzyć się z heliosferą.

Jak podkreśliła Opher, gdyby tak się stało, Ziemia byłaby wystawiona na działanie ośrodka międzygwiazdowego, w którym gaz i pył mieszają się z pozostałościami pierwiastków po eksplozjach gwiazd, w tym z żelazem i plutonem. Zwykle heliosfera odfiltrowuje większość tych radioaktywnych cząstek. Ale bez jej ochrony mogą z łatwością dotrzeć do Ziemi. Według artykułu pokrywa się to z dowodami geologicznymi, które wskazują na zwiększoną zawartość izotopów 60Fe (żelazo 60) i 244Pu (pluton 244) w oceanie, na Księżycu, w śniegu Antarktyki i rdzeniach lodowych z tego samego okresu. Czas tego wydarzania jest również zgodny z zapisami temperatury wskazującymi okres chłodzenia.

"Rzadko nasze kosmiczne sąsiedztwo poza Układem Słonecznym wpływa na życie na Ziemi" – zaznaczył Avi Loeb, dyrektor Instytutu Teorii i Obliczeń Uniwersytetu Harvarda i współautor artykułu. - "To ekscytujące odkrycie, że nasze przejście przez gęste chmury kilka milionów lat temu mogło wystawić Ziemię na znacznie większy strumień promieni kosmicznych i atomów wodoru. Nasze wyniki otwierają nowe okno na związek między ewolucją życia na Ziemi a naszym kosmicznym sąsiedztwem".

Jak podkreśliła Opher, zewnętrzne ciśnienie ze strony Local Lynx of Cold Cloud mogło blokować heliosferę na kilkaset do miliona lat – w zależności od rozmiaru chmury. "Ale gdy tylko Ziemia oddaliła się od zimnej chmury, heliosfera pochłonęła wszystkie planety, w tym Ziemię". Tak też jest obecnie - otacza nas heliosfera.

Według prof. Opher, choć niemożliwe jest dokładne określenie wpływu takich chmur na Ziemię, w ośrodku międzygwiazdowym istnieje kilka innych zimnych obłoków, które Słońce prawdopodobnie napotkało w ciągu miliardów lat. I prawdopodobnie natknie się na więcej za około milion lat.

Opher i jej współpracownicy pracują obecnie nad ustaleniem, gdzie znajdowało się Słońce siedem milionów lat temu, a nawet wcześniej. Określenie położenia Słońca miliony lat wstecz, a także układu zimnych chmur jest możliwe dzięki danym zebranym przez misję Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej (RSA), która tworzy największą trójwymiarową mapę galaktyki i daje niespotykany dotychczas wgląd w prędkości poruszania się gwiazd.

Opher i jej zespół z finansowanego przez NASA centrum naukowego DRIVE badają obecnie, jaki wpływ mogły mieć obłoki międzygwiazdowe na promieniowanie docierające do Ziemi, a także atmosferę, klimat oraz kształtowanie się życia na naszej planecie.