Орбитата на Земята около Слънцето винаги се променя. Тя не се променя значително от година на година, но с течение на времето гравитационните въздействия на Луната и другите планети карат земната орбита да се променя.
Тази миграция се отразява на климата на Земята. Например постепенното изместване на земната орбита и променящият се наклон на земната ос водят до климатичните цикли на Миланкович.
Така че, ако искаме да разберем палеоклимата или промяната на климата на Земята в геоложко време, е полезно да знаем каква е била орбитата на Земята в далечното минало.
За щастие Нютоновата механика и законът за гравитацията работят както назад във времето, така и напред. Може да се използва нютоновата динамика за предсказване на затъмненията и траекториите на космическите апарати към външната Слънчева система, но може да се използва и за връщане на часовника назад и картографиране на земната орбита в дълбокото минало. В рамките на възможностите.
Тъй като не съществува точно решение за орбиталното движение на повече от две тела, изчисленията се налага да се извършват с помощта на компютри. В работата се появява малко хаос, така че всяка несигурност, която има по отношение на текущите позиции и движения на големите тела от Слънчевата система, намалява точността на прогнозата толкова повече, колкото по-назад във времето отиваме.
За щастие с помощта на радарните и други измервания изчисленията стават толкова точни, че с известна сигурност може да се проследи орбитата на Земята 100 милиона години назад в миналото.
Или поне така се смяташе, защото нова статия показва, че не е отчетен гравитационният ефект на преминаващите звезди.
Несигурността на земната орбита преди 54 милиона години. Кредит: N. Kaib/PSI
Повечето звезди са твърде отдалечени, за да имат някакъв измерим ефект върху земната орбита. Те привличат нашата планета не повече от далечните астероиди на Облака на Оорт.
Но от време на време някоя звезда се доближава до нас. Не достатъчно близо, за да хвърли нашата Слънчева система в хаос, но достатъчно близо, за да даде на слънчевите планети гравитационен тласък.
Най-скорошното близко преминаване е на HD 7977. В момента звездата е на около 250 светлинни години от нас, но преди 2,8 милиона години е преминала на разстояние 30 000 AU (1AU = разстоянието между Земята и Слънцето) или на половин светлинна година от Слънцето.
Възможно е да е преминала на разстояние до 4 000 AU от Слънцето. На по-голямото разстояние гравитационният ефект на HD 7977 би бил незначителен, но на по-близкото разстояние би бил значителен. Когато се добави това в изчислителното задание, несигурността на миналите орбити на Земята затруднява увереността за повече от 50 милиона години. А това оказва значително влияние върху палеоклиматичните изследвания.
Например преди около 56 милиона години Земята е навлязла в период, известен като Палеоцен-Еоценски термичен максимум, когато глобалните температури са се повишили с 5-8 °C. Орбиталните модели показват, че през този период орбитата на Земята е била особено ексцентрична, което може да е основната причина. Но това ново изследване повишава несигурността на това заключение, което означава, че други фактори, като например геоложка активност, може да са изиграли основна роля.
Изчислено е, че на всеки около 20 милиона години една звезда преминава на разстояние 10 000 AU от Слънцето. Това означава, че докато картографираме орбиталното движение на Земята по-дълбоко в миналото, трябва да търсим и ефекти, които може да са записани в звездите.
Справка: Kaib, Nathan A. and Raymond, Sean N. „Passing Stars as an Important Driver of Paleoclimate and Solar System's Orbital Evolution." Astrophysical Journal Letters 962 (2024): L28. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad24fb
Източник: Passing Stars Changed the Orbits of Planets in the Solar System, Brian Koberlein
