Щоб земля була комфортною для життя, їй потрібен юпитер
Відео: "Ной" довів ковчег до Москви
Група австралійських дослідників на чолі з Еліотом Кохом (Elliot Koch) з Університету Нового Південного Уельсу задалася таким питанням: як саме ми можемо виділити екзопланети приблизно земних розмірів, які варто вивчати, з ряду не настільки багатообіцяючих кандидатів?
Відео: Робокар Полі - Трансформери - Новий друг (мультфільм 04)
Для підтримки не дуже витягнутою орбіти і комфортного клімату «екзоземлям» потрібні свої «юпітери». (Ілюстрація Peter Scheirich).
Відповідь вийшла незвичайний: для того щоб Земля була комфортною для життя, їй потрібен Юпітер. Ідея австралійців базується на концепції циклів Миланковича - теорії, розробленої в період Першої світової війни і описує ситуацію з земним кліматом як похідну від астрономічних процесів, що відбуваються з планетою, - зокрема від зміни нахилу її осі і ексцентриситету, тобто властивого орбіті Землі періодичного зростання і зменшення її витягнутості.
Правда, до самої концепції Миланковича є кілька питань, що до деякої міри обмежує її прогностичні можливості. Так, за цією моделлю, коливання ексцентриситету (тобто збільшення максимального видалення і максимального наближення землі до Сонця протягом року) надають помірний вплив на земний клімат - менше, ніж зміна нахилу осі обертання планети. У той же час кліматична літопис останнього мільйона років (докладні дані про більш ранньому періоді відсутні) свідчить, що саме коливання орбіти Землі навколо Сонця супроводжуються сильними перебудовами земного клімату. Австралійці ж в основному наголошують саме на цей аспект, тобто на 100 000-річні коливання, викликані змінами ексцентриситету, без пояснення того, як саме вони співвідносяться з концепцією Миланковича в цілому.
Використовуючи дані по коливаннях температури під час циклу, вони приходять до висновку, що коливання неправильності земної орбіти стримувати гравітацією Юпітера - наймасивнішою планети нашої системи, по вазі перевищує всі інші планетні тіла разом узяті.
Щоб перевірити, як саме зміни в орбіті Юпітера могли б вплинути на систему, автори прогнали майже 40 тис. Симуляцій розвитку подій в віртуальних Сонячних системах, де Юпітер перенесений зі своїх 5,2 а. е. від Сонця на 6,2 і 4,2 а. е. при різного ступеня ексцентриситету його орбіти. З`ясувалося, що не тільки зміни ексцентриситету Землі (де-факто найсильніше впливають на її клімат), але і навіть кут нахилу її осі обертання, від якого залежать сезонні коливання температур, схильний змінюватися під дією гіганта. Причому не плавно, коли сильнішим змін в параметрах орбіти Юпітера відповідають більш серйозних змін в орбіті і кліматі Землі, а, навпаки, «східчасто»: слабші відхилення можуть викликати більш сильні коливання ситуації із Землею, після чого її орбіта стабілізується, а подальше нарощування змін в параметрах Юпітера з часом стрибком змінює і ситуацію із Землею, і так далі.
Проте для ряду ситуацій у авторів виходить, що коливання орбіти Юпітера призводять до набуття Землею орбіти, більш витягнутою, ніж у Меркурія, з ексцентриситетом, що перевищує 0,21. Як підкреслюють вчені, в такому випадку в перигелії наближення нашої планети до Сонця було б сильніше, ніж у Венери. А в афелії ми віддалилися б від світила більше, ніж Марс. З цього робиться висновок про те, що планета-гігант може дестабілізувати клімат на жилому світі до такої міри, що його жизнепригодности значно знизиться, а при пошуку екзопланет варто звертати особливу увагу на зіставлення параметрів землеподобной планети з газовими гігантами з тієї ж системи. Без аналізу їх взаємного впливу однозначно заявляти про те, наскільки придатна для життя та чи інша планета, важко, укладають вчені.
При всій новизні цього підходу і помітних успіхи в моделюванні впливу Юпітера на орбіту і клімат Землі не можна не помітити, що модель належить допрацьовувати, оскільки в ряді випадків зсування орбіти Юпітера в симуляції призвело до втрати Сонячною системою однієї з планет за незначний час (менше мільйона років ), що ускладнює подальші розрахунки в силу наступного перебудування орбіт всіх учасників системи.
Легко бачити, що «розгойдування Юпітера» сприяє доведенню ексцентриситету земної орбіти до рівня, який гірше меркуріанський. Безумовно, зміна сезонів в цьому випадку була б пекельно важкою. Але чи так це для планет з іншою густиною атмосфер і обсягом гідросфери? (Ілюстрація F. Elliot Koch.)
Відео: СОФІЯ Аморузо. Секрет натхнення від однієї з найбагатших жінок світу
Іншим моментом, який сильно ускладнює наше розуміння ролі циклу Миланковича в історії земного клімату, є те, що, якщо судити за геологічними даними протягом більшої частини земної історії, оледенений, які вважаються наслідками згаданого циклу і до того ж настільки характерні для останнього мільйона років , не було зовсім. Більш того, на планеті часто по кілька десятків мільйонів років не було постійних полярних шапок, що ускладнює чітке ототожнення коливань земної ексцентриситету (вони повинні були відбуватися і тоді) з різкими змінами клімату, які в минулому Землі траплялися, схоже, в середньому рідше, ніж в останній мільйон років.
