Dodano: 11 czerwca 2024r.

Spotkanie z obłokiem międzygwiazdowym 2 mln lat temu mogło wpłynąć na klimat Ziemi

Symulacje komputerowe wykonane na podstawie danych zebranych przez teleskop Gaia pokazały, że Układ Słoneczny około dwóch milionów lat temu zderzył się z obłokiem międzygwiazdowym, powodując skurczenie heliosfery i wystawiając Ziemię na działanie promieniowania kosmicznego, co mogło wywołać epokę lodową.

Spotkanie z obłokiem międzygwiazdowym 2 mln lat temu mogło wpłynąć na klimat Ziemi

 

Epoki lodowe mogą nastąpić z wielu powodów, w tym z powodu nachylenia osi obrotu planety, przesuwającej się tektoniki płyt, czy erupcji wulkanów. Ale co jeśli tak drastyczne zmiany zależą także od położenia Ziemi w galaktyce?

W nowych badaniach, które ukazały się na łamach pisma „Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-024-02279-8), naukowcy z Uniwersytetu Bostońskiego, Uniwersytetu Harvarda i Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa znaleźli dowody na to, że około dwa miliony lat temu nasz Układ Słoneczny napotkał międzygwiazdowy obłok wodoru tak gęsty, że mógł on zakłócić heliosferę – swoistą tarczą emitowaną przez Słońce, która chroni nas przed promieniowaniem galaktycznym.

Heliosfera

Heliosfera to ogromny obszar wokół Słońca obejmujący wszystkie planety i większość pomniejszych ciał w Układzie Słonecznym. To rodzaj magnetycznego „bąbla” wytwarzanego przez Słońce, który otacza i chroni nasz Układ Słoneczny. Ten „bąbel” materii nieustannie wyrzucanej przez Słońce, głównie protonów, elektronów i cząstek alfa, chroni planety Układu Słonecznego przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym blokując wysokoenergetyczne cząstki pochodzące z przestrzeni międzygwiezdnej. 

Granice heliosfery wyznacza heliopauza, miejsce w przestrzeni kosmicznej, gdzie wiatr słoneczny nieustannie emitowany przez naszą gwiazdę styka się z wysokoenergetycznymi cząstkami z przestrzeni międzygwiezdnej. Tam wiatr słoneczny wytraca swoją prędkość, a ciśnienie wiatrów galaktycznych zaczyna przeważać nad ciśnieniem wiatru słonecznego. Naukowcy uważają, że obecność heliosfery umożliwiła ewolucję życia na Ziemi.

Ale jak wynika z niedawnych badań, Ziemia i inne planety Układu Słonecznego na krótki czas znalazły się poza ochronnym „kokonem” emitowanym przez Słońce. Miało to miejsce około dwa miliony lat temu i spowodowane było napotkaniem gęstego obłoku międzygwiazdowego, który spowodował skurczenie się heliosfery. To z kolei mogło wywołać na Ziemi epokę lodową i wpłynąć na ewolucję. 

- Ta praca jest pierwszą, która pokazuje, że doszło do spotkania Słońca z czymś spoza Układu Słonecznego, co mogło wpłynąć na klimat Ziemi — mówi Merav Opher, profesor astronomii na Uniwersytecie Bostońskim i pracownik naukowy Harvard Radcliffe Institute.

Obłok wodoru

Naukowcy dopiero niedawno byli w stanie zmapować ścieżkę Słońca przez naszą galaktykę, szczególnie w odniesieniu do stosunkowo gęstych obłoków wodoru, które również podróżują przez ośrodek międzygwiazdowy, rozległą przestrzeń między układami gwiezdnymi. 

Zespół badaczy kierowany przez Opher spróbował cofnąć się w czasie. Astronomowie wykorzystali do tego dane zebrane przez należący do Europejskiej Agencji Kosmicznej teleskop Gaia, którego zadaniem jest wykonanie trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej poprzez pomiary pozycji i ruchów dla blisko jednego procenta gwiazd galaktyki. Na tej podstawie stworzyli symulacje, aby zwizualizować, gdzie Słońce, a wraz z nim heliosfera i reszta Układu Słonecznego znajdowało się dwa miliony lat temu. Sprawdzili też, co w tym czasie działo się z pobliskimi obłokami zbudowanymi głównie z atomów wodoru. 

Modele komputerowe pokazały, że jeden z takich obłoków, nazywany Local Ribbon of Cold Clouds, około 2 mln lat temu znalazł się na drodze Układu Słonecznego. Zderzenie to, według symulacji, znacznie ograniczyło zasięg heliosfery, wystawiając Ziemię i inne planety na działanie ośrodka międzygwiazdowego, w którym gaz i pył mieszają się z pozostałościami po supernowych, w tym rzadkim, radioaktywnym izotopem żelaza (żelazo-60) oraz plutonem (pluton-244). 

Normalnie heliosfera filtruje większość szkodliwych cząstek. Jednak bez ochrony mogą one łatwo dotrzeć do Ziemi. W publikacji naukowcy wskazali, że izotopy te znaleziono w oceanie, na Księżycu, w śniegu antarktycznym i rdzeniach lodowych i pochodzą one z okresu, w którym, jak wskazały symulacje, Ziemia natknęła się na obłok wodoru. 

- To ekscytujące odkryć, że nasze przejście przez gęste obłoki kilka milionów lat temu mogło narazić Ziemię na znacznie większy strumień promieni kosmicznych. Nasze wyniki otwierają nowe okno na związek między ewolucją życia na Ziemi a naszym kosmicznym sąsiedztwem – powiedział Avi Loeb z Uniwersytetu Harvarda, współautor publikacji. 

Obłok międzygwiazdowy mógł wpływać na heliosferę przez kilkaset lat, a nawet do miliona lat, w zależności od jego rozmiaru.

 

Źródło: Boston University, New Scientist, fot. CC0/ Public Domain