Згідно з новим дослідженням, зіткнення між Сонячною системою та зіркою, що пролітала повз неї, могло колись змінити орбіту Землі настільки, що це спричинило хаос у кліматі. Близько 56 млн років тому, на межі палеоцену та еоцену, температура Землі зросла на 8 °C.

Це завжди було загадкою, але планетолог Натан Кайб з Інституту планетарних наук і астрофізик Шон Реймонд з Лабораторії астрофізики Бордо припускають, що причиною цього могла бути випадкова зустріч. Їхні симуляції показують, що зірка, проходячи повз Сонячну систему, могла внести достатній збій в орбіти планет, щоб трохи відхилити Землю від курсу.

"Одна з причин, чому це важливо, полягає в тому, що геологічні дані показують, що зміни ексцентриситету орбіти Землі супроводжують коливання земного клімату", – каже Кайб.

"Якщо ми хочемо якнайкраще з’ясувати причини давніх кліматичних аномалій, важливо мати уявлення про те, як виглядала орбіта Землі під час цих епізодів".

Складання воєдино змін, яких зазнала наша планета за 4,5 млрд років свого життя, вимагає вражаючої детективної роботи. Для виявлення найдрібніших деталей часто потрібне поєднання геології, моделювання та статистичного аналізу.

На основі геологічних даних ми знаємо, що протягом періоду, відомого як Палеоцен-Еоценовий тепловий максимум, Земля нагрілася більш ніж на 5-8 °C. Ми також розуміємо, що різкі зміни в кліматі Землі можуть корелювати зі змінами в орбіті Землі навколо Сонця. Але моделювання орбітальної еволюції Сонячної системи з плином часу є складним завданням.

“Вже було висловлено припущення, що під час цієї події ексцентриситет орбіти Землі був помітно високим, – пояснює Кайб, – але наші результати показують, що зірки, які проходять повз, роблять детальні прогнози минулої орбітальної еволюції Землі в цей час вкрай невизначеними, і можливий ширший спектр орбітальної поведінки, ніж вважалося раніше”.

Зазвичай вчені намагаються реконструювати еволюцію орбіти Землі, намагаючись “відмотати” Сонячну систему назад у симуляціях. Але, кажуть дослідники, ці симуляції включають лише ізольовану Сонячну систему і не беруть до уваги велику, густонаселену і динамічну галактику, в якій вона знаходиться.

Хоча в космосі багато порожнього простору, все в галактиці рухається, і не на одній і тій же орбіті, траєкторії або швидкості. Інші зорі можуть пролетіти повз Сонце, займаючись своїми власними зоряними справами. І якщо це станеться, гравітаційна взаємодія з Сонячною системою може вплинути на планети.

Сонячна система відносно стабільна, але її орбіти можуть змінюватись, і досить легко. Наприклад, орбіта Землі регулярно піддається впливу планет-гігантів, які спричиняють довготривалі зміни її орбітального ексцентриситету, осьового нахилу та прецесії.

Ці зміни, що відбуваються протягом десятків тисяч років, називаються циклами Міланковича, і ми досить добре їх вивчили.

Кайб і Реймонд хотіли дізнатися, чи може зоря, що пролітає повз нас, мати подібний ефект, навіть на значній відстані. Їхня робота зосередилась на одній відомій події. Близько 2,8 млн років тому зоря, схожа на Сонце, під назвою HD 7977, пройшла повз Сонячну систему, можливо, так близько, що пролетіла всередині Хмари Оорта.

Можливо, вона пролетіла на відстані близько 31000 астрономічних одиниць; це в 31000 разів більше відстані між Землею і Сонцем, і занадто далеко, щоб мати значний вплив. Але він міг наблизитися до Сонця на відстань до 4000 астрономічних одиниць.

Проводячи симуляції, дослідники постійно виявляли, що відстані ближче до меншого кінця діапазону мають певний гравітаційний вплив на рухи планет відносно Сонця.

HD 7977 – це одна зірка, і це єдиний проліт, який ми можемо впевнено ідентифікувати. Але вчені підрахували, що зорі пролітають повз нас на відстані 50000 астрономічних одиниць кожний млн років або близько того, і на відстані 10000 астрономічних одиниць кожні 20 млн років або близько того.

Це означає, що цілком можливо, що зоря, яка пролітала повз, впливала на клімат Землі в минулому – і, можливо, навіть відігравала певну роль у виникненні теплового максимуму.

Майбутні дослідження довгострокової еволюції Сонячної системи дійсно повинні брати до уваги цих перехожих, кажуть Найб і Реймонд.

“Ми показуємо, що зоряні зустрічі відіграють важливу роль у довготривалій динамічній еволюції нашої Сонячної системи, – пишуть вони у своїй статті.

“Хоча потрібні десятки млн років, щоб наслідки зоряних проходжень помітно проявилися, довгострокова орбітальна еволюція Землі та решти планет пов’язана з цими зірками”.