Jeśli zebrane dane można wykorzystać do budowy wysokiej jakości modeli klimatycznych Ziemi, można je zastosować w badaniach starożytnego klimatu Marsa i innych skalistych światów.
Naukowcy od dawna argumentują, że okresowe wahania klimatu na Ziemi wynikają z cyklicznych zmian w dystrybucji światła słonecznego docierającego do jej powierzchni. Wynika to z obrotu wokół osi, eliptyczności orbity i subtelnych oddziaływań grawitacyjnych z innymi planetami, asteroidami i ciałami Układu Słonecznego.
Trasy planetarne zmieniają się w czasie, co może zmienić długość cykli. Utrudnia to naukowcom wyjaśnienie przyczyn wielu starożytnych zmian klimatycznych. Im dalej w przeszłość, tym silniejszy jest ten problem.
„Drobne zmiany w ruchu jednej planety wpływają na inne. Na przestrzeni tysiącleci zmiany te rezonują ze sobą, a cały system przekształca się w sposób, którego nie można przewidzieć przy użyciu nawet najbardziej zaawansowanych obliczeń matematycznych”- mówi Paul Olsen, geolog i paleontolog z Lamont-Doherty Earth Observatory na Columbia University (USA).
Wyrównanie trzech planet (Jowisza, Marsa, Wenus) i Księżyca, które mają największy wpływ na orbitę Ziemi. Pierwowzorem zdjęcia było zdjęcie astronauty NASA Scotta Kelly'ego, wykonane 7 października 2015 roku z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Kredyt: Paul Olsen.
Do tej pory naukowcy byli w stanie obliczyć względne ruchy planet i ich możliwy wpływ na klimat Ziemi z wystarczającą dokładnością w ciągu zaledwie 60 milionów lat, bez znaczenia w porównaniu z 4,6 miliardami lat historii.
Jednak Paul Olsen i jego zespół przesunęli te granice do rekordowego poziomu 200 milionów lat temu. W 2018 roku, porównując okresowe zmiany w starożytnych osadach zebranych w Arizonie i New Jersey, naukowcy zidentyfikowali 405 000-letni cykl orbity Ziemi, który nie zmienił się w ciągu ostatnich 200 milionów lat - jest to rodzaj metronomu, z którego mogą mierzyć wszystkie inne cykle.
Korzystając z tych samych osadów, w nowym badaniu przedstawionym w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences geolodzy donoszą o znalezieniu jeszcze dłuższego okresu klimatycznego wynoszącego 2,4 miliona lat, który wcześniej wynosił 1,75 miliona lat.
Film promocyjny:
Geolog Paul Olsen w Parku Narodowym Petrified Forest w Arizonie, gdzie 200 milionów kamieni pomaga odkryć orbity niektórych planet w Układzie Słonecznym. Źródło: Kevin Krajick / Earth Institute, Columbia University.
Dzięki tym dwóm głównym eksperymentom naukowcy dowiedzieli się, że zmiany w klimacie tropikalnym z wilgotnego do suchego w czasie pierwszych dinozaurów, od około 252 do 199 milionów lat temu, zachodziły w cyklach orbitalnych trwających około 20 tysięcy, 100 tysięcy i 400 tysięcy lat, a także znacznie dłuższy cykl 1,75 miliona lat, który ma teraz 2,4 miliona lat. Według zespołu ta różnica jest spowodowana tańcem grawitacyjnym między Ziemią a Marsem. „Ta różnica jest śladem chaosu w Układzie Słonecznym” - mówi Paul Olsen.
Aby przetestować uzyskane dane dotyczące wpływu Czerwonej Planety na klimat Ziemi, zespół naukowy postanowił wywiercić próbki na wyższych szerokościach geograficznych ze starożytnego jeziora poza kręgami palearktycznymi lub antarktycznymi.
Jeśli zebrane dane pozwolą na zbudowanie wysokiej jakości modeli klimatu Ziemi, można je zastosować do badania klimatu starożytnego Marsa i innych skalistych światów. „Ale bardziej ekscytująca jest możliwość przetestowania tak sprzecznych teorii, jak ewentualne istnienie płaszczyzny ciemnej materii w naszej Galaktyce, przez którą okresowo przechodzi Układ Słoneczny” - donoszą autorzy badania.
Cyfrowa mapa wysokościowa osadów powstałych na dnie jeziora około 220 milionów lat temu w pobliżu Flemington w stanie New Jersey (USA). Źródło: zdjęcie LIDAR, US Geological Survey; cyfrowa koloryzacja autorstwa Paula Olsena.
Badania paleoklimatyczne odsłaniają nie tylko przeszłość, ale są też bezpośrednio związane z teraźniejszością. Chociaż klimat w dużym stopniu zależy od orbity, wpływa na niego również ilość dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej. Zbliżamy się teraz do czasu, w którym poziom CO2 może osiągnąć poziom 200 milionów lat temu. Połączenie danych da klimatologom możliwość zobaczenia interakcji wszystkich czynników, a także pomoże w poszukiwaniu życia na Marsie i egzoplanet nadających się do zamieszkania.