Naučnici pretražuju Zemlju i nebo u potrazi za tragovima klimatske istorije naše planete. Snažne i trajne vulkanske erupcije mogu promeniti klimu na duge vremenske periode, a sunčeva proizvodnja može promeniti klimu Zemlje tokom miliona godina.
Ali šta je sa međuzvezdanim oblacima vodonika? Mogu li ovi regioni gasa i prašine da promene klimu na Zemlji kada se planeta susretne sa njima?
Međuzvezdani oblaci nisu svi isti. Neke su difuzne, dok su neke mnogo gušće. Novo istraživanje u astronomiji prirode kaže da je naš Sunčev sistem možda prošao kroz jedan od gustih oblaka pre dva ili tri miliona godina.
Efekat je mogao da promeni hemiju Zemljine atmosfere, utičući na formiranje oblaka i klimu.
Istraživanje je „Moguća direktna izloženost Zemlje hladnom gustom međuzvezdanom medijumu pre 2–3 miliona godina.“ Glavni autor je Merav Ofer sa Radklif instituta za napredne studije na Univerzitetu Harvard i Odeljenja za astronomiju na Univerzitetu u Bostonu.
„Naši rezultati otvaraju novi prozor u odnos između evolucije života na Zemlji i našeg kosmičkog susedstva.“ – Avi Loeb, koautor, Institut za teoriju i računarstvo Univerziteta Harvard
Sunce se kreće kroz veliku šupljinu u međuzvezdanom mediju (ISM) zvanom Lokalni mehur. Unutar LB, Sunčev solarni izlaz stvara čahuru zvanu heliosfera. Štiti Sunčev sistem od kosmičkog zračenja.
Unutar LB-a, postoji više od Sunca. Takođe sadrži druge zvezde i Lokalni međuzvezdani oblak (LIC). Sunce se kreće kroz LIC i napustiće ga za nekoliko hiljada godina. LIC nije mnogo gust.
Ali u poslednjih nekoliko miliona godina, dok je Sunce prolazilo kroz lokalni mehur, naišlo je na oblake koji su mnogo gušći od LIC-a. Istraživači su ispitali uticaj ovih susreta na sposobnost Sunca da napravi čahuru za Sunčev sistem i kakav je to efekat imao na Zemlju.
„Zvezde se kreću, a sada ovaj list pokazuje ne samo da se kreću, već nailaze na drastične promene. – Merav Ofer, profesor astronomije, BU College of Arts & Sciences
„Ovde pokazujemo da u ISM-u koji je Sunce prolazilo u poslednjih nekoliko miliona godina, postoje hladni, kompaktni oblaci koji su mogli drastično da utiču na heliosferu. Istražujemo scenario u kome je Sunčev sistem prošao kroz oblak hladnog gasa. pre nekoliko miliona godina“, pišu Ofer i njene kolege.
Većina onoga kroz šta Sunce putuje je tanak ISM. Sunce se neprestano kreće kroz tanki ISM bez efekta.
„Ovi oblaci su u izobilju oko Sunca, ali imaju suviše nisku gustinu da bi stegli heliosferu na udaljenosti
Međutim, gušći oblaci u ISM-u su dovoljno gusti da dramatično utiču na zaštitnu heliosferu.
„ISM u blizini Sunčevog sistema takođe ima nekoliko, retkih, gustih, hladnih oblaka koji se nazivaju Lokalna traka hladnih oblaka“, pišu oni.
Jedan od oblaka u toj traci se zove Lokalni Leo hladni oblak (LLCC). To je jedan od najvećih oblaka u traci i astronomi su ga opširno proučavali. Oni znaju njegovu gustinu i temperaturu. Istraživači nisu obratili toliko pažnje na druge oblake u traci, ali očekuju da će biti slični.
Autori ovog rada kažu da je mala šansa, oko 1,3%, da je Sunce prošlo kroz rep LLCC.
„Taj deo nazivamo Lokalni ris hladnih oblaka (LkCCs). LkCCs predstavljaju skoro polovinu sve mase LRCC-a i masivniji su od dobro proučenog LLCC-a“, pišu oni.
Postoje pitanja o prirodi ovih oblaka u prošlosti.
„Imajte na umu da su ovi oblaci anomalne i neobjašnjive strukture u ISM-u, a njihovo poreklo i fizika nisu dobro shvaćeni“, pišu autori. Njihov rad je zasnovan na pretpostavci da se nisu suštinski promenili u 2 miliona godina od navodnog susreta.
„Ovde smo pretpostavili da ovi oblaci nisu pretrpeli nikakvu suštinsku promenu u poslednjih 2 ~Mir, iako bi budući rad mogao pružiti bolji uvid u njihovu evoluciju.“
Istraživači su koristili simulacije da proučavaju efekat gustog oblaka na heliosferu i, samim tim, našu planetu. Kažu da je gustina vodonika oblaka gurnula nazad na Sunce, smanjujući heliosferu manju od Zemljine orbite oko Sunca.
Doveo je i Sunce i Mesec u kontakt sa gustim, hladnim ISM-om. „Takav događaj je možda imao dramatičan uticaj na klimu na Zemlji“, objašnjavaju oni.
Susret je podržan prisustvom radioizotopa 60Fe na Zemlji. 60Fe se pretežno proizvodi u supernovama i ima vreme poluraspada od 2,6 miliona godina.
Prethodna istraživanja povezala su 60Fe sa eksplozijom supernove, gde je postao ukorenjen u zrnca prašine, a zatim dostavljen na Zemlju. Takođe je prisutan na Mesecu. 244Pu je isporučen u isto vreme, takođe u izbačenim supernovama.
Iako postoji mnogo neizvesnosti, istraživači kažu da je taloženje 60Fe na Zemlji u skladu sa hipotetičkim prolaskom našeg Sunčevog sistema kroz gust oblak koji je komprimovao zaštitnu heliosferu, omogućavajući izotopima da stignu do Zemlje.
„Naš predloženi scenario se slaže sa geološkim dokazima iz izotopa 60Fe i 244Pu da je Zemlja bila u direktnom kontaktu sa ISM tokom tog perioda“, pišu oni.
Ali da je supernova isporučila radioizotope, morala bi biti prilično blizu, a drugi dokazi odbacuju izvor supernove.
„Bliska eksplozija supernove je u suprotnosti sa nedavnim modelom formiranja lokalnog mehura“, objašnjavaju autori. „Scenario ne zahteva apsorpciju 60Fe i 244Pu u čestice prašine koje ih isporučuju posebno na Zemlju, poput scenarija sa obližnjim eksplozijama supernove.
Pitanje u srcu ovog pitanja je, kako je to uticalo na Zemlju?
Detaljno proučavanje posledica je van okvira ovog istraživanja. Tim je prokomentarisao neke mogućnosti, istovremeno upozoravajući da je urađeno vrlo malo istraživanja o ovom pitanju.
„Vrlo malo radova je kvantitativno istraživalo klimatske efekte takvih susreta u kontekstu susreta sa gustim džinovskim molekularnim oblacima. Neki tvrde da bi tako velike gustine oštetile ozon u sredini atmosfere (50–100 km) i na kraju ohladile Zemlja“, pišu oni.
To je skok, ali neka istraživanja sugerišu da je ovo hlađenje moglo doprineti porastu naše vrste.
„Hipoteza je da je pojavu naše vrste, Homo sapiensa, oblikovala potreba da se prilagodi klimatskim promenama. Sa smanjenjem heliosfere, Zemlja je bila izložena direktno ISM-u“, pišu oni.
U svom zaključku podsećaju da je mala verovatnoća da je do ovog susreta došlo. Ali ne nula.
„Zvezde se kreću, a sada ovaj rad pokazuje ne samo da se kreću, već se susreću sa drastičnim promenama“, rekao je Ofer, profesor astronomije na BU College of Arts & Sciences i član Univerzitetskog centra za svemirsku fiziku.
„Iako je podudarnost prošlog kretanja Sunca sa ovim retkim oblacima zaista izvanredna, turbulentna priroda ISM-a i mala trenutna ugaona veličina ovih oblaka znače da je elipsa greške u prošloj lokaciji mnogo veća od oblaka i da nema bilo koje druge informacija, verovatnoća njihovog susreta se meri kao niska“, pišu u svom zaključku.
Na budućem radu je da se dublje prouči po tom pitanju.
Čak i ako se ovaj konkretni susret možda nije dogodio, istraživanje je i dalje fascinantno. Čini se da postoji zbunjujući broj varijabli koje su dovele do nas, i nije teško zamisliti da je prolazak kroz guste oblake u ISM-u igrao neku ulogu u nekom trenutku.
„Samo retko naše kosmičko susedstvo izvan Sunčevog sistema utiče na život na Zemlji“, rekao je Avi Loeb, direktor Instituta za teoriju i računarstvo Univerziteta Harvard i koautor rada.
„Uzbudljivo je otkriti da je naš prolazak kroz guste oblake pre nekoliko miliona godina mogao da izloži Zemlju mnogo većem protoku kosmičkih zraka i atoma vodonika. Naši rezultati otvaraju novi prozor u odnos između evolucije života na Zemlji i naše kosmičko susedstvo.
„Nadamo se da će naš sadašnji rad podstaći buduće radove koji detaljno opisuju klimatske efekte usled susreta heliosfere sa LRCC i moguće posledice po evoluciju na Zemlji“, zaključuju autori.
