Чи здатний маленький Марс спричинити льодовикові епохи на нашій планеті?

Наш найближчий сусід Марс -- зовсім невелика планета. Однак його гравітації достатньо для того, аби трохи змінювати орбіту Землі і викликати льодовикові періоди. Нещодавно вчені дізналися, як йому це вдається.

Завдяки своїм розмірам, що становлять половину розміру Землі, та масі, що дорівнює одній десятій від земної, Марс є легковаговиком серед планет. Проте нові дослідження показують, как він тихо впливає на орбіту Землі та формує цикли, що визначають довгострокові кліматичні епохи тут, включно з льодовиковими періодами.

Стівен Кейн, який є професором планетарної астрофізики в університеті UC Riverside, розпочав цей проект з певними сумнівами щодо нещодавніх досліджень. Ці дослідження стверджують, що давні кліматичні закономірності Землі можуть бути пов'язані з гравітаційними впливами Марса. Вони вказують на те, що осадові шари на океанському дні можуть відображати кліматичні цикли, які знаходяться під впливом червоної планети, незважаючи на її віддаленість від Землі та скромні розміри.

Дослідник вважав, що гравітаційний вплив Марса на Землю є незначним, але вирішив перевірити свої припущення. Для цього Кейн займався комп'ютерним моделюванням динаміки Сонячної системи та тривалих коливань орбіти і нахилу Землі, які визначають, як сонячне світло досягає поверхні протягом десятків тисяч і навіть мільйонів років.

Ці цикли зміни орбіти та положення, що називаються циклами Міланковича, є ключовими для розуміння того, як і коли починаються та закінчуються льодовикові епохи. Льодовиковий період -- це довготривалий період, коли на планеті існують постійні льодові покриви на полюсах. За свою 4,5-мільярдну історію Земля пережила принаймні п'ять великих льодовикових епох. Остання почалася приблизно 2,6 мільйона років тому і триває досі.

Один з циклів Міланковича визначається, переважно, гравітаційним впливом Венери та Юпітера, триваючи приблизно 430 000 років. Протягом цього часу орбіта Землі навколо Сонця поступово варіюється від майже круглої до більш витягнутої форми, а потім знову повертається до початкового стану. Ці зміни форми орбіти мають суттєвий вплив на кількість сонячної енергії, що надходить на планету, що, в свою чергу, може сприяти як розширенню, так і зменшенню льодовикових покривів.

Цей 430 000-річний цикл залишався незмінним у симуляціях Кейна, незалежно від того, чи був Марс присутній. Але коли Марс було видалено, два інші основні цикли -- один, що триває 100 000 років, і ще один, що охоплює 2,3 мільйона років -- повністю зникли.

Ці циклічні зміни впливають на форму орбіти Землі, зокрема на її ексцентриситет, моменти, коли Земля максимально наближається до Сонця, а також на нахил осі обертання. Це, в свою чергу, визначає кількість сонячного світла, яке отримують різні регіони планети, що суттєво впливає на льодовикові цикли та тривалі тенденції клімату. Дослідження Кейна вказують на те, що Марс грає значну роль у цих процесах.

"Чим менша відстань між планетою і Сонцем, тим більший вплив гравітації зірки на неї. Оскільки Марс розташований на більшій відстані від Сонця, він насправді здійснює сильніший гравітаційний вплив на Землю, ніж міг би, якби перебував ближче. Це перевищує його звичні можливості", -- зазначив Кейн. Одним із найбільш несподіваних відкриттів стало те, як маса Марса впливає на швидкість варіацій нахилу Землі. Наразі Земля має нахил близько 23,5 градуса, і цей кут з часом піддається деяким змінам.

Коли у симуляціях вченого збільшувалася маса Марса, швидкість зміни нахилу Землі зменшувалася. Звідси Кейн робить висновок, що збільшення маси Марса впливає на нахил нашої планети стабілізуючим чином.

Дослідження не лише кількісно визначає вплив Марса на орбіту Землі, але й натякає на ширші наслідки. Симуляції Кейна свідчать, що навіть невеликі зовнішні планети в інших сонячних системах можуть непомітно формувати стабільність світів, які потенційно можуть мати життя.

Отримані результати також викликають нові запитання щодо альтернативних шляхів розвитку Землі, якби вплив Марса був відсутній. Льодовикові епохи призводили до зменшення площ лісів і збільшення степових територій в циклічному порядку, що сприяло важливим еволюційним змінам, таким як прямохідність, використання інструментів та соціальна співпраця.