Das kosmische Ereignis, das die Klimageschichte der Erde neu schrieb

Neue astrophysikalische Forschungen werfen Licht auf ein wichtiges kosmisches Ereignis, das vor zwei Millionen Jahren stattfand, als das Sonnensystem eine dichte interstellare Wolke durchquerte. Dies könnte das Klima der Erde verändert haben, da die Erde verstärkter kosmischer Strahlung ausgesetzt war, unterstützt durch erhöhte Isotope, die in den geologischen Aufzeichnungen gefunden wurden.

Vor etwa zwei Millionen Jahren war die Erde ein ganz anderer Ort, als unsere frühen menschlichen Vorfahren neben Säbelzahntigern, Mastodonten und riesigen Nagetieren lebten. Je nachdem, wo sie sich befanden, war es möglicherweise kalt: Der Boden war eingestürzt Im Tiefkühlschrank, mit mehreren Eiszeiten, die bis vor etwa 12.000 Jahren kamen und gingen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Eiszeiten aus einer Reihe von Gründen auftreten, darunter der Neigung und Rotation des Planeten, der Verschiebung tektonischer Platten, Vulkanausbrüchen und dem Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre.

Was aber, wenn solch drastische Veränderungen nicht nur eine Folge der Erdumgebung, sondern auch der Position der Sonne in der Galaxie sind?

Die Wirkung der Reise der Sonne in die Galaxie

In einem neuen Artikel, der heute (10. Juni) veröffentlicht wurde natürliche Astronomie, Der Hauptautor und Astrophysiker Merav Ofer – Professor für Astronomie an der Boston University und Fellow am Harvard Radcliffe Institute – fand Beweise dafür, dass das Sonnensystem vor etwa 2 Millionen Jahren auf eine interstellare Wolke traf, die so dicht war, dass sie den Sonnenstrahl der Sonne hätte stören können Wind. Over und ihre Kollegen glauben, dass dies darauf hindeutet, dass die Position der Sonne im Weltraum die Geschichte der Erde stärker beeinflussen könnte als bisher angenommen.

Die Rolle der Heliosphäre beim Schutz der Erde

Unser gesamtes Sonnensystem ist mit einer Schutzschicht überzogen Plasma Der von der Sonne ausgehende Schutzschild, bekannt als Heliosphäre. Sie bestehen aus einem kontinuierlichen Strom geladener Teilchen, dem sogenannten Sonnenwind, der sich weit darüber hinaus erstreckt PlutoWas bedecken Planeten? Die NASA ruft an „Riesige Blase.“ Es schützt uns vor Strahlung und galaktischer Strahlung, die sich verändern kann DNAWissenschaftler glauben, dass dies einer der Gründe dafür ist, dass sich das Leben auf der Erde so entwickelt hat.

Neuesten Forschungsergebnissen zufolge komprimierte die kalte Wolke die Heliosphäre in einer Weise, die die Erde und andere Planeten im Sonnensystem kurzzeitig außerhalb des Einflussbereichs der Heliosphäre brachte.

Auswirkungen galaktischer Begegnung auf der Erde

„Diese Arbeit ist die erste, die quantitativ zeigt, dass es eine Kollision zwischen der Sonne und etwas außerhalb des Sonnensystems gab, die das Klima der Erde beeinflussen würde“, sagt Over, ein Heliosphärenexperte.

Ihre Modelle haben unser wissenschaftliches Verständnis der Heliosphäre geprägt und wie die Blase dadurch entsteht, dass der Sonnenwind auf das interstellare Medium, den Raum zwischen den Sternen und jenseits der Heliosphäre in unserer Galaxie, drückt. Ihre Theorie besagt, dass die Heliosphäre einem aufgeblähten Croissant ähnelt, eine Idee, die die Weltraumphysik-Community schockiert hat. Es wirft nun ein neues Licht darauf, wie die Heliosphäre, in der sich die Sonne durch den Weltraum bewegt, die Chemie der Erdatmosphäre beeinflusst.

„Sterne bewegen sich, und dieser Artikel zeigt, dass sie sich nicht nur bewegen, sondern auch dramatische Veränderungen erleben“, sagt Over. Ich entdeckte diese Studie zum ersten Mal und begann während eines einjährigen Stipendiums am Harvard Radcliffe Institute daran zu arbeiten.

Simulationseinblicke in kosmische Wechselwirkungen

Um dieses Phänomen zu untersuchen, blickten Ofer und ihre Mitarbeiter in die Vergangenheit zurück und verwendeten hochentwickelte Computermodelle, um zu visualisieren, wo sich die Sonne, die Heliosphäre und der Rest des Sonnensystems vor zwei Millionen Jahren befanden.

Sie kartierten auch den Weg des lokalen Bandsystems kalter Wolken, einer Reihe großer, dichter, sehr kalter Wolken, die hauptsächlich aus Wasserstoffatomen bestehen. Ihre Simulationen zeigten, dass eine der Wolken am Ende dieses Bandes, genannt Local Lynx of Cold Cloud, mit der Heliosphäre kollidieren könnte.

Geologische und kosmologische Beweise

Wenn das passiert wäre, wäre die Erde laut Over vollständig dem interstellaren Medium ausgesetzt gewesen, in dem sich Gas und Staub mit atomaren Elementen vermischen, die von explodierenden Sternen übrig geblieben sind, darunter Eisen und Plutonium. Normalerweise filtert die Heliosphäre die meisten dieser radioaktiven Partikel heraus. Doch ohne Schutz können sie problemlos den Boden erreichen.

Dem Papier zufolge steht dies im Einklang mit geologischen Beweisen, die einen Anstieg der Isotope von 60Fe (Eisen 60) und 244Pu (Plutonium 244) im Ozean, auf dem Mond, im antarktischen Schnee und in Eiskernen aus demselben Zeitraum belegen. Die Zeitmessung stimmt auch mit Temperaturaufzeichnungen überein, die auf eine Abkühlungsperiode hinweisen.

Langfristige galaktische Einflüsse

„Unsere kosmische Nachbarschaft außerhalb des Sonnensystems hat selten Einfluss auf das Leben auf der Erde“, sagt Avi Loeb, Direktor des Institute for Theory and Computation an der Harvard University und Mitautor der Studie. „Es ist aufregend zu entdecken, dass unser Durchgang durch dichte Wolken vor einigen Millionen Jahren die Erde einem viel größeren Fluss kosmischer Strahlung und Wasserstoffatomen ausgesetzt haben könnte. Unsere Ergebnisse öffnen ein neues Fenster zur Beziehung zwischen der Entwicklung des Lebens auf der Erde und.“ unsere kosmische Nachbarschaft.“

Der nach außen gerichtete Druck des lokalen Luchses in der kalten Wolke hätte die Heliosphäre je nach Größe der Wolke zwischen ein paar hundert und einer Million Jahren kontinuierlich blockieren können, sagt Over. „Aber sobald sich die Erde von der kalten Wolke entfernte, umhüllte die Heliosphäre alle Planeten, einschließlich der Erde“, sagt sie. Dies ist heute der Fall.

Zukünftige Forschung und ihre Implikationen

Es ist unmöglich, die genauen Auswirkungen kalter Wolken auf die Erde zu kennen, da sie eine Eiszeit auslösen könnten. Aber es gibt noch ein paar andere kalte Wolken im interstellaren Medium, denen die Sonne wahrscheinlich in den Milliarden Jahren seit ihrer Geburt begegnet ist, sagt Over. In etwa einer weiteren Million Jahren wird es wahrscheinlich noch weiter ins Wanken geraten.

Ofer und ihre Mitarbeiter arbeiten nun daran, herauszufinden, wo sich die Sonne vor sieben Millionen Jahren und noch weiter zurück befand. Die Position der Sonne vor Millionen von Jahren sowie das kalte Wolkensystem wurden durch Daten ermöglicht, die von der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation gesammelt wurden, die die größte 3D-Karte der Galaxie erstellt und einen beispiellosen Einblick in die Galaxie bietet Galaxis. Die Bewegungsgeschwindigkeit von Sternen.

Erkunden Sie den Lauf der Sonne in der Vergangenheit

„Diese Wolke befand sich bereits in unserer Vergangenheit, und wenn wir etwas so Massives durchquerten, wären wir dem interstellaren Medium ausgesetzt“, sagt Over. Die Auswirkung sich kreuzender Pfade, die viel Wasserstoff und radioaktives Material enthalten, ist unklar, so Ofer und ihr Team von der Boston University NASA-Gefördert SHIELD (Solar Wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-Scale Dynamics) DRIVE Science Center Sie untersuchen nun, welche Auswirkungen dies auf die Strahlung der Erde sowie auf die Atmosphäre und das Klima haben könnte.

„Das ist erst der Anfang“, sagt Ofer. Sie hofft, dass dieses Papier die Tür zu einer weiteren Erforschung der Frage öffnen wird, wie das Sonnensystem in der tiefen Vergangenheit von äußeren Kräften beeinflusst wurde und wie diese Kräfte wiederum das Leben auf unserem Planeten prägten.

Referenz: „Möglichkeit einer direkten Einwirkung der Erde auf das kalte, dichte interstellare Medium vor 2–3 Millionen Jahren“ 10. Juni 2024, Naturastronomie.
doi: 10.1038/s41550-024-02279-8

Diese Forschung wurde von der NASA unterstützt.