Co stało się dwa miliony lat temu z klimatem na Ziemi?

Przejście Układu Słonecznego przez gesty obłok międzygwiazdowy przed dwoma milionami lat mogło doprowadzić do zmian ziemskiego klimatu – sugerują wyniki badań opublikowane przez „Nature Astronomy”.

Dlaczego doszło do Epoki Lodowcowej?

.Ostatnia epoka lodowcowa skończyła się około 12 tys. lat temu; wcześniej kolejne zlodowacenia przerywane były okresami ocieplenia klimatu (interglacjałami). Przyczyn zlodowaceń naukowcy upatrują miedzy innymi w zmianach nachylenia i rotacji naszej planety, przesuwaniu się płyt tektonicznych erupcjach wulkanów i poziomie dwutlenku węgla w atmosferze. Jednak nowe badania (DOI: 10.1038/s41550-024-02279-8 ) sugerują, że w grę mogą wchodzić także oddziaływania pozaziemskie – konkretnie położenie Układu Słonecznego w naszej galaktyce oraz obłok międzygwiazdowy.

Merav Opher, specjalizujaca się w badaniach heliosfery profesor astronomii na Boston University i pracownik Harvard Radcliffe Institute, znalazła dowody na to, że około dwa miliony lat temu Układ Słoneczny napotkał obłok międzygwiazdowy tak gęsty, że mógł zakłócać wiatr słoneczny. Zdaniem Opher i jej współpracowników pokazuje to, że położenie Słońca w przestrzeni a także ten obłok może kształtować historię Ziemi w większym stopniu, niż wcześniej sądzono.

Cały Układ Słoneczny otacza heliosfera – ochronna tarcza z emitowanych przez Słońce naładowanych cząstek, znanych jako wiatr słoneczny. NASA mówi o „gigantycznej bańce”, która sięga aż poza orbitę Plutona i chroni przed promieniowaniem kosmicznym, które mogłoby spowodować mutacje DNA, a nawet uniemożliwić rozwój życia na Ziemi.

Badania prof. Opher i jej zespołu sugerują, że chmura pyłu skompresowała heliosferę w taki sposób, że Ziemia i inne planety Układu Słonecznego na krótko znalazły się poza jej osłoną.

„Ta praca jest pierwszą, która ilościowo pokazuje, że doszło do spotkania Słońca z obiektem spoza Układu Słonecznego, które miało wpływ na klimat Ziemi” – wskazała Opher.

Opher i jej współpracownicy cofnęli się w czasie, używając zaawansowanych modeli komputerowych do wizualizacji położenia Słońca, heliosfery i reszty Układu Słonecznego dwa miliony lat temu. Sporządzili także mapę Local Ribbon of Cold Clouds czyli sznura dużych, gęstych i bardzo zimnych chmur zbudowanych głównie z atomów wodoru. Symulacje wykazały, że jedna z chmur znajdujących się blisko końca tej wstęgi, nazwana Local Lynx of Cold Cloud, mogła zderzyć się z heliosferą.

Klimat Ziemii został zmieniony przez obłok międzygwiazdowy

.Jak podkreśliła Opher, gdyby tak się stało, Ziemia byłaby wystawiona na działanie ośrodka międzygwiazdowego, w którym gaz i pył mieszają się z pozostałościami pierwiastków po eksplozjach gwiazd, w tym z żelazem i plutonem. Zwykle heliosfera odfiltrowuje większość tych radioaktywnych cząstek. Ale bez jej ochrony mogą z łatwością dotrzeć do Ziemi. Według artykułu pokrywa się to z dowodami geologicznymi, które wskazują na zwiększoną zawartość izotopów 60Fe (żelazo 60) i 244Pu (pluton 244) w oceanie, na Księżycu, w śniegu Antarktyki i rdzeniach lodowych z tego samego okresu. Czas tego wydarzania jest również zgodny z zapisami temperatury wskazującymi okres chłodzenia.

„Rzadko nasze kosmiczne sąsiedztwo poza Układem Słonecznym wpływa na życie na Ziemi” – zaznaczył Avi Loeb, dyrektor Instytutu Teorii i Obliczeń Uniwersytetu Harvarda i współautor artykułu. – „To ekscytujące odkrycie, że nasze przejście przez gęste chmury kilka milionów lat temu mogło wystawić Ziemię na znacznie większy strumień promieni kosmicznych i atomów wodoru. Nasze wyniki otwierają nowe okno na związek między ewolucją życia na Ziemi a naszym kosmicznym sąsiedztwem”.

Jak podkreśliła Opher, zewnętrzne ciśnienie ze strony Local Lynx of Cold Cloud mogło blokować heliosferę na kilkaset do miliona lat – w zależności od tego jak duży jest obłok. „Ale gdy tylko Ziemia oddaliła się od zimnej chmury, heliosfera pochłonęła wszystkie planety, w tym Ziemię”. Tak też jest obecnie – otacza nas heliosfera.

Według prof. Opher, choć niemożliwe jest dokładne określenie wpływu takich chmur na Ziemię, w ośrodku międzygwiazdowym istnieje kilka innych zimnych obłoków, które Słońce prawdopodobnie napotkało w ciągu miliardów lat. I prawdopodobnie natknie się na więcej za około milion lat.

Opher i jej współpracownicy pracują obecnie nad ustaleniem, gdzie znajdowało się Słońce siedem milionów lat temu, a nawet wcześniej. Określenie położenia Słońca miliony lat wstecz, a także układu zimnych chmur jest możliwe dzięki danym zebranym przez misję Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej (RSA), która tworzy największą trójwymiarową mapę galaktyki i daje niespotykany dotychczas wgląd w prędkości poruszania się gwiazd.

Opher i jej zespół z finansowanego przez NASA centrum naukowego DRIVE badają obecnie, jaki wpływ mogły mieć obłoki międzygwiazdowe na promieniowanie docierające do Ziemi, a także atmosferę, klimat oraz kształtowanie się życia na naszej planecie.

Czy człowiek zatrzyma zmiany klimatu?

.Prof. Michał KLEIBER, redaktor naczelny „Wszystko Co Najważniejsze”, profesor zwyczajny w Polskiej Akademii Nauk i prezes PAN 2007-2015, minister nauki i informatyzacji 2001-2005 pisze w swoim artykule, że Już w roku 1992 na szczycie w Rio de Janeiro dotyczącym przyszłości globu przywódcy państw całego świata zgodzili się z opinią ekspertów, że emisja gazów cieplarnianych powodowana jest w znaczącym stopniu przez człowieka. Konsekwencją tego było podpisanie dokumentu sugerującego m.in. akceptację pojawiających się od końca lat 70. ubiegłego wieku opinii o konieczności podjęcia działań zapewniających utrzymanie wzrostu temperatury globu o maksimum 2°C w stosunku do ery przedprzemysłowej, czyli temperatury panującej na Ziemi pod koniec XIX wieku.

Wartość 2°C stała się od tego czasu zasadniczym, choć niejako nieformalnym elementem pojawiającym się w wypowiedziach i oficjalnych stanowiskach osób i organizacji zaangażowanych w problematykę globalnego ocieplenia. Sytuacja ta trwała do roku 2009, kiedy to na szczycie klimatycznym w Kopenhadze przyjęto owe 2°C za szeroko uzgodniony cel działań wszystkich państw. Trudno byłoby jednak uznać, że powyższy postulat rzeczywiście zmobilizował świat do działania. Świadczy o tym choćby to, że wbrew najróżniejszym deklaracjom emisja gazów cieplarnianych ciągle na świecie rośnie, czyniąc przy kontynuacji dotychczasowego zaangażowania państw i obywateli ów ograniczony do 2°C wzrost temperatury całkowicie nierealnym.

W tej sytuacji na szczycie klimatycznym w Paryżu w roku 2015 politycy i eksperci uznali, że najlepszą obroną postulatu ograniczania wzrostu temperatury będzie atak – dwustopniowy limit wzrostu zamieniono zgodnie z tą strategią na limit 1,5°C. Żeby zwiększyć wiarygodność tego żądania, poproszono renomowany Międzyrządowy Panel ds. Zmian Klimatu (IPCC) o analizę skutków tak obniżonego ograniczenia wzrostu temperatur.

Niezależnie od niepewności zawsze towarzyszącej badaniom tak skomplikowanej materii jak klimat obraz przedstawiony w raporcie jawi się jako kolosalne wyzwanie. Osiągnięcie nakreślonego celu jest według autorów absolutnie możliwe, pod warunkiem jednak zasadniczej zmiany w myśleniu o wzroście gospodarczym, tak aby zapewniał on realne i dalekosiężne, a nie tylko doraźne korzyści społeczne. Wśród niezbędnych działań eksperci widzą m.in. konieczność zasadniczego ograniczenia wykorzystywania węgla, doprowadzenia w połowie wieku do produkowania energii elektrycznej wyłącznie ze źródeł odnawialnych i przestawienie całego transportu samochodowego (a także kolejowego i w dużej części morskiego!) na zasilanie elektryczne. Szacuje się, że ograniczenie wzrostu temperatury do 1,5°C pociągałoby wprawdzie za sobą koszt o 50 proc. wyższy niż w przypadku ograniczenia wzrostu o 2°C, ale byłoby to z nawiązką kompensowane prawie dwukrotnie mniejszymi stratami w globalnym PKB powodowanymi ociepleniem. Dosłownie następnego dnia po opublikowaniu opisywanego raportu ministrowie środowiska 15 państw UE wezwali Unię do zgodnego z jego wnioskami zrewidowania swych celów polityki klimatycznej.