DigitalArtSpace

Солнечная система постоянно перемещается в межзвёздном пространстве, характеристики которого со временем претерпевают значительные изменения. Обычно гелиосфера — область, создаваемая солнечным ветром, — обеспечивает защиту Земли, сейчас она блокирует до 70% галактических космических лучей с энергией более 70 МэВ на нуклон. Новое исследование позволило ученым воссоздать картину защиты в прошлом, и они выяснили, что за последние 10 миллионов лет Земля, возможно, несколько раз оставалась практически без неё.

Используя актуальные астрометрические данные, полученные в ходе миссии Gaia, исследователи изучают возможность того, что 2–3 и 6–7 миллионов лет назад Солнечная система прошла через плотные и холодные межзвёздные облака. В этих условиях внешнее воздействие могло вызвать значительное сжатие гелиосферы – до величины, не превышающей одной астрономической единицы. Как следствие, Земля потенциально могла непосредственно взаимодействовать с межзвёздной средой, не имея надёжной защиты в виде «солнечного кокона».

Эти периоды времени совпадают с обнаружением изотопов на Земле и Луне ⁶⁰Fe и ²⁴⁴Обнаружение Pu в глубоководных отложениях, антарктическом льду и лунных образцах является фактом. Ранее ученые чаще объясняли их появление взрывами сверхновых, расположенных неподалеку. Однако такая гипотеза предполагает одновременное возникновение нескольких взрывов на достаточном удалении и не вполне соответствует наблюдаемым изотопным соотношениям. Альтернативная модель, предполагающая столкновение с межзвёздным облаком, позволяет объяснить эти отклонения: изотопы могли накапливаться в облаке до этого события и затем попасть в окрестности Земли во время прохождения Солнечной системы через него.

Чтобы оценить поведение в данной ситуации, исследователи выполнили трёхмерное моделирование магнитогидродинамики взаимодействия Солнца с плотным облаком, которое, как полагают, является частью «местного комплекса холодных облаков». В ходе расчетов рассматривалось облако с плотностью нейтрального водорода, составляющей приблизительно 3000 см ^-3, при температуре 20 К и относительной скорости 14 км/с было установлено, что гелиопауза в подобных условиях уменьшается в размерах до 0,22 астрономической единицы, а граница ударной волны солнечного ветра перемещается ближе к внутренней стороне орбиты Земли.

Неравномерность сжатия гелиосферы вызывала то, что Земля в разные периоды года находилась либо внутри её вытянутой части, либо за её пределами – непосредственно в межзвёздном пространстве. Это обуславливало изменение характера радиации. За пределами гелиосферы интенсивность потока галактических космических лучей с энергией до 1 ГэВ была как минимум в десять раз больше, чем сегодня.

Когда Земля находилась в пределах плотной гелиосферы, основным источником излучения служили гелиосферные энергетические частицы. Эти частицы, в отличие от солнечных, ускорялись на ударной волне солнечного ветра, расположенной очень близко к Солнцу. Согласно результатам моделирования, конфигурация магнитного поля и усиленная ударная волна обеспечивали значительно более эффективное ускорение по сравнению с современными условиями. Поток этих частиц был в сотни раз больше, чем самые крупные зарегистрированные солнечные вспышки, и на много порядков превышал обычный уровень галактических космических лучей в диапазоне десятков МэВ.

Обозначенные факторы неизбежно повлияли на геологическое развитие и климат нашей планеты. Усиленный поток радиации стимулировал формирование космогенных изотопов и трансформировал состав атмосферы. Возникшая ионизация воздуха привела к деградации озонового слоя, а высокая концентрация межзвёздного газа могла усугубить глобальное похолодание. Полученные данные коррелируют с климатическими колебаниями, отмеченными в период от 2 до 3 миллионов лет назад, что совпадает с переполюсовкой магнитного поля Земли и снижением эффективности геомагнитной защиты.

Согласно результатам исследования, столкновения Солнечной системы с холодными межзвёздными облаками могли оказать существенное влияние на радиационную обстановку, климат и, вероятно, развитие жизни на Земле. В работе предлагается рассматривать эволюцию климата и биосферы не как самостоятельный процесс, а как элемент более масштабного взаимодействия Солнечной системы с меняющейся галактической средой, которую можно сравнить с «галактической погодой».

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.