7 دقیقه
نوسانات اقلیمی بلندمدت زمین — یعنی تناوب میان عصرهای یخبندان و دورههای گرمتر — معمولاً با «چرخههای میلانکوویچ» توضیح داده میشوند: تغییرات کند در مدار و محور زمین که چگونگی تابش خورشید بر سطح سیاره را تنظیم میکنند. مدلسازیهای تازه نشان میدهد این چرخهها فقط حاصل همکاری زمین و خورشید نیستند؛ مریخ، بهطرزی غیرمنتظره، نقشی قابل اندازهگیری در زمانبندی یخبندانها و شکلدهی ریتمهای مداری در طول میلیونها سال ایفا میکند و بنابراین روی تغییرات اقلیمی بلندمدت تاثیر میگذارد.
یک بازیگر گرانشی غیرمنتظره در اقلیم زمین
برای دههها، پژوهشگران حوزهٔ چرخههای میلانکوویچ نقش گرانشی همسایگان بزرگتر را از همه پررنگتر میدانستند: مشتری و زهره. برهمکنشهای این دو سیاره یک «مترونوم» پایدار با دورهٔ حدود ۴۰۵٬۰۰۰ ساله در روی بیضویتی زمین تولید میکند که در رکوردهای زمینشناسی سراسر جهان مشاهده شده است. با این حال، مجموعهای از آزمایشهای عددی جدید به سرپرستی ستارهشناس سیارهای استیون کین این فرضها را بازنگری کرد و پرسش جسورانهای را مطرح ساخت: اگر جرم مریخ متفاوت بود، چه اتفاقی میافتاد؟
سیارهٔ سرخ مریخ، همانگونه که توسط مدارگرد Hope ثبت شده است، تأثیری غیرمنتظره بر فصلهای زمین دارد.
با اجرای شبیهسازیهای چندمیلیونساله که در آن جرم مریخ بهصورت سیستماتیک از صفر تا ده برابر مقدار واقعی آن تغییر داده شد، تیم پژوهشی نقشهای از واکنش عناصر مداری زمین — بیضویتی، شیب محوری (انحراف محوری) و پیشگردی (پریسس یا پیشروندگی مداری) — را به دست آورد. نتیجه واضح بود: مریخ اهمیت دارد. مریخ صرفاً یک بازیگر پسزمینهٔ کوچک نیست؛ بلکه در تعیین زمانبندی و شدت چندین چرخهٔ اقلیمی کلیدی نقشآفرینی میکند و ارتباطات گرانشی بین سیارات داخلی را تقویت یا تضعیف میکند.
چگونه مریخ ریتمهای مداری زمین را تغییر میدهد
برخی ویژگیها در تمام سناریوها پایدار باقی ماندند. چرخهٔ بیضویتی حدود ۴۰۵٬۰۰۰ ساله — محصول تعاملات زهره و مشتری — حتی زمانی که جرم مریخ بهطور چشمگیری تغییر کرد نیز پا بر جا ماند. این چرخه مانند یک مترونوم بلندمدت برای تغییرات اقلیمی زمین عمل میکند و نوسانات تابش خورشیدی ورودی (insolation) را در طول بازههای زمانی طولانی لنگر میاندازد و بهعنوان یکی از سازوکارهای تثبیتکنندهٔ الگوهای اقلیمی شناخته میشود.
با این حال، ریتمهای کوتاهتر و از نظر اقلیمی حساستر — بهویژه نوسانات حدوداً ۱۰۰٬۰۰۰ ساله که با زمانبندی یخبندانها پیوند خوردهاند — وابستگی روشنی به حضور و جرم مریخ نشان دادند. با افزایش جرم فرضی مریخ در شبیهسازیها، این نوسانات ~۱۰۰٬۰۰۰ ساله طولانیتر و قدرتمندتر شدند، که بازتابی از کوپلینگ قویتر میان مدارهای سیارات داخلی بود. شاید برجستهترین یافته این بود که وقتی جرم مریخ تقریباً به صفر تنظیم شد، چندین چرخهٔ مهم ناپدید شدند — از جمله یک «چرخهٔ کلان» ۲٫۴ میلیون ساله که به تعاملات تشدیدی آهسته میان پیشگردی مدار زمین و مریخ مربوط میشد.
به نظر میرسد فصلهای زمین تا حدی تحت کنترل حضور مریخ قرار دارند. تصویر توسط مأموریت آپولو ۱۷ ثبت شده است.
مدلهای گروه نشان دادند که مریخ همچنین بر شیب محوری زمین تأثیر میگذارد. چرخهٔ شناختهشدهٔ تقریباً ۴۱٬۰۰۰ سالهٔ تغییرات شیب که در لایههای رسوبات و هستههای یخی ثبت شده، در شبیهسازیها با افزایش جرم مریخ طولانیتر شد و هنگامی که جرم مریخ دهبرابر فرض شد، دورههای غالب به حدود ۴۵٬۰۰۰ تا ۵۵٬۰۰۰ سال تغییر یافت. چنین تغییراتی زمانبندی و بزرگی رشد و عقبنشینی صفحات یخی را دگرگون میسازد که پیامدهای مستقیمی بر سطح دریاها، زیستبومها و چرخهٔ جهانی کربن دارد؛ یعنی فرایندهایی که به شکلگیری شرایط اقلیمی و حیات در سطح سیاره مرتبطاند.
چرخههای میلانکوویچ گذشته و آینده از طریق مدل VSOP نمایش داده شدهاند. نمودار نشاندهندهٔ تغییرات پنج عنصر مداری است: شیب محوری یا انحراف (ε). بیضویتی (e). طول آفتابگرایی (sin(ϖ)). شاخص پیشگردی (e sin(ϖ)). شاخص پیشگردی و شیب محوری تابش خورشیدی را در هر عرض جغرافیایی کنترل میکنند: میانگین تابش روزانه در بالای جو در انقلاب تابستانی در ۶۵° شمال. رسوبات دریایی و لایههای یخی قطب جنوب سطوح دریا و دماهای گذشته را ضبط کردهاند و این دادهها (پراکسیهای دیرینهاقلیمی) برای اعتبارسنجی مدلها حیاتی هستند.
چرا این کشف فراتر از زمین اهمیت دارد
به رسمیت شناختن مریخ بهعنوان یک عامل غیرقابل اغماض در چرخههای میلانکوویچ نگاه ما به مأموریتها و شرایط زیستپذیری سیارات را بازتنظیم میکند. برای سیارات فراخورشیدی، معماری سامانهٔ سیارهای — بهویژه جرمها و روابط مداری سیارات همجوار — میتواند بر پایداری اقلیم بلندمدت تأثیر بسیار زیادی داشته باشد. یک سیارهٔ سنگی که در کنار همسایهای پرجرم و در رزنانس مناسب قرار گرفته باشد ممکن است از یخبندانهای طولانی و شدید در امان بماند یا برعکس، با نوسانات اقلیمی تقویتشده روبهرو شود؛ امری که در تفسیر مشاهدات فراخورشیدی و اولویتبندی اهداف برای جستجوی زندگی اهمیت مستقیم دارد.
این یافتهها که بهصورت پیشچاپ در سرور arXiv بارگذاری شدهاند، بر این نکته تأکید دارند که تاریخچهٔ اقلیمی زمین محصول همسایگی سیارهای وسیعتری است. پیوند خورشید-زمین همچنان محوری است، اما رقص گرانشی درون منظومهٔ شمسی داخلی — که حالا مریخ نیز به طور غیرمنتظرهای در مرکز توجه آن قرار گرفته — تمپو و ریتم تغییرات اقلیمی را در بازههای زمینشناسی تعیین میکند. این دیدگاه سیستممحور به ما کمک میکند روابط میان مفاهیم کلیدی را بهتر بشناسیم: بیضویتی، شیب محوری، پیشگردی، تشدید مداری و تأثیر متقابل جرمها و فاصلهها بر تابش خورشیدی دریافتی.
دیدگاه کارشناسی
«این کار یادآور این است که سامانههای سیارهای ماشینهایی پویا و درهمتنیده هستند،» دکتر النا مورالِس، دانشمند سیارهای که در این مطالعه مشارکت نداشت، میگوید. «حتی جهانی بهظاهر کمحجم مانند مریخ میتواند ساختار تشدیدی سامانهٔ داخلی را تغییر دهد و در طول میلیونها سال، اقلیم یک سیاره را بهطور معنیداری هل دهد یا تعدیل کند. برای پژوهشهای فراخورشیدی، معنایش این است که باید کل سامانهها را مدلسازی کنیم، نه صرفاً تکسیارات را.»
کارهای آینده شبیهسازیها را پالایش خواهند کرد، اثرات دینامیکی اضافی را وارد خواهند ساخت و از پراکسیهای دیرینهاقلیمی برای آزمون پیشبینیهای مدل در برابر رکورد زمینشناسی استفاده خواهند کرد. در همین حال، این مطالعه یک مسیر تحقیقاتی جدید در مورد چگونگی شکلدهی همسایگان به اقلیم بلندمدت سیارات سنگی — چه در منظومهٔ خودمان و چه در سامانههای فراخورشیدی — باز میکند. این رویکرد بینرشتهای، ترکیب اخترفیزیک، دینامیک منظومههای سیارهای و علوم دیرینهاقلیمی را طلب میکند تا بتوانیم درک عمیقتری از ثبات اقلیمی و شرایط زیستپذیری در مقیاس میلیونها سال به دست آوریم.
منبع: sciencealert
نظرات
نورچرخ
جالب اما یه خورده اغراق داره. مدلها حساسن و پارامترها زیاد؛ باید با دادههای زمینشناسی بیشتر محک بخورن، هنوز زوده
ارمین
من تو پایاننامهم چند اثر کوچیکِ مریخ دیدم، این نتایج هیجانانگیزن اما اگه پراکسیها ضعیف باشن، چی؟
آستروست
این واقعاً درستِ؟ مدلسازیها چقدر قابل اعتمادن و آیا پراکسیهای دیرینهاقلیمی این اثر رو تایید میکنن؟
رودایکس
وااای، مریخ هم تأثیر داره؟! اصلا فکرش رو نمیکردم، کلی سوال تو کلهم مونده... چطور اینقدر قوی شده؟
ارسال نظر