Красная планета вмешалась в климат Земли: роль Марса оказалась важнее, чем считали

Марс усилил 100-тысячелетние климатические циклы Земли — астрофизик Кейн

Климат Земли никогда не был стабильным и на протяжении миллионов лет менялся ритмично, переходя от ледниковых эпох к более тёплым периодам. Долгое время считалось, что главную роль в этих процессах играют гиганты Солнечной системы, прежде всего Юпитер. Однако новое моделирование показало: гораздо более скромный Марс может влиять на климат нашей планеты куда более значительно, чем предполагалось ранее. Об этом сообщает издание "Наука Mail".

Циклы Миланковича и привычная картина климата

Геологическая история Земли показывает, что ледниковые и межледниковые периоды сменяют друг друга с поразительной регулярностью. Эти ритмы принято объяснять циклами Миланковича — медленными изменениями орбиты Земли, её эксцентриситета и наклона оси вращения. Именно они определяют, как распределяется солнечная энергия между сезонами и широтами.

Считается, что такие изменения возникают под действием гравитации других планет. В классической модели основное внимание уделялось Юпитеру как самой массивной планете системы, а также Венере, находящейся относительно близко к Земле. Марс же воспринимался как второстепенный участник, чьё влияние ограничено локальными эффектами.

Неожиданный вклад Красной планеты

Группа исследователей под руководством астрофизика Стивена Кейна решила проверить эту картину с помощью компьютерного моделирования. Учёные последовательно изменяли массу Марса — от практически нулевой до значения, в десять раз превышающего современное, — и наблюдали, как это отражается на орбитальной динамике Земли на протяжении миллионов лет.

Результаты оказались неожиданными. Оказалось, что именно Марс играет ключевую роль в формировании коротких климатических циклов продолжительностью около 100 тысяч лет. Эти колебания напрямую связаны со сменой ледниковых периодов и тёплых фаз, которые хорошо зафиксированы в геологических архивах.

Что происходит при изменении массы Марса

При увеличении массы Марса в моделях короткие климатические циклы становились более протяжёнными и выраженными. Их амплитуда росла, а влияние на перераспределение солнечной энергии усиливалось. Напротив, в сценарии, где масса Марса была близка к нулю, один из важнейших элементов климатической системы Земли полностью исчезал.

Речь идёт о так называемом "большом цикле" продолжительностью около 2,4 миллиона лет. Этот долгосрочный ритм отвечает за медленные колебания климата, которые накладываются на более короткие циклы оледенений. Моделирование показало, что без достаточной массы Марса такой цикл просто не формируется.

Гравитационный резонанс и его последствия

Причина кроется в гравитационном резонансе между орбитами Земли и Марса. При определённом соотношении масс и расстояний возникает медленное взаимное "покачивание" орбит, которое влияет на эксцентриситет земной траектории и, как следствие, на количество солнечной энергии, получаемой планетой.

Этот эффект проявляется на колоссальных временных масштабах — сотнях тысяч и миллионах лет. Именно он, по мнению авторов исследования, обеспечивает существование долгих климатических циклов, которые невозможно объяснить влиянием Юпитера или Венеры в одиночку.

Влияние на наклон земной оси

Помимо орбиты, Марс воздействует и на наклон оси вращения Земли. В современной климатической системе хорошо известен 41-тысячелетний цикл изменения этого наклона, который напрямую связан с чередованием ледниковых эпох. Он отчётливо прослеживается в ледяных кернах и морских отложениях.

Моделирование показало, что при увеличении массы Марса этот цикл начинает растягиваться. Если бы Красная планета была в десять раз массивнее, доминирующим стал бы ритм продолжительностью от 45 до 55 тысяч лет. Это означало бы совершенно иную динамику оледенений и иное распределение климатических зон на Земле.

Сравнение: климат Земли с Марсом и без него

В привычной нам Солнечной системе Марс обеспечивает тонкую настройку климатических ритмов, не делая их чрезмерно резкими. Земля получает устойчивую, хотя и изменчивую, последовательность ледниковых и межледниковых фаз, к которой экосистемы смогли адаптироваться.

В гипотетическом сценарии без Марса климатическая система Земли выглядела бы иначе. Отсутствие ключевого резонанса привело бы к исчезновению многомиллионных циклов, а климат стал бы либо более хаотичным, либо, наоборот, менее разнообразным. Это подчёркивает, что даже сравнительно небольшая планета может играть системообразующую роль.

Плюсы и минусы такой климатической зависимости

Наличие дополнительного гравитационного "регулятора" делает климат более структурированным и предсказуемым на больших временных интервалах. Это могло сыграть важную роль в эволюции жизни, позволив организмам адаптироваться к повторяющимся условиям.

С другой стороны, такая зависимость делает климат уязвимым к изменениям в планетарной конфигурации. Любые серьёзные сдвиги в массе или орбите соседних тел могли бы привести к радикальной перестройке климатической системы.

Значение открытия для астробиологии

Результаты исследования выходят далеко за рамки истории Земли. Они показывают, что обитаемость планеты земного типа может зависеть не только от расстояния до звезды и наличия атмосферы, но и от гравитационного окружения.

При поиске экзопланет это означает, что важно учитывать всю планетную систему целиком. Даже относительно небольшие соседи могут стабилизировать или, наоборот, дестабилизировать климат, влияя на смену сезонов и долгосрочную устойчивость условий для жизни.

Новый взгляд на Солнечную систему

Открытие роли Марса меняет представление о "иерархии" планет Солнечной системы. Оно показывает, что климат Земли формировался не только под влиянием гигантов, но и благодаря более скромным участникам, находящимся в правильном месте и обладающим нужной массой.

Такая картина подчёркивает сложность и тонкость планетарных взаимодействий, которые миллионы лет определяли условия на нашей планете.