Оказалось, что Красная планета заметно «подтягивает» орбиту Земли и участвует в формировании долгопериодических климатических циклов, включая ледниковые эпохи. Работа опубликована в журнале Publications of the Astronomical Society of the Pacific (PASP).
По словам автора Стивен Кейн, профессора планетной астрофизики из Калифорнийский университет в Риверсайде, он изначально скептически относился к идее, что Марс способен заметно влиять на климат Земли. Ранее геологи высказывали предположение, что ритмичные слои осадков на океаническом дне отражают климатические циклы, частично обусловленные гравитационным воздействием Марса.
«Я знал, что Марс как-то влияет на Землю, но думал, что этот эффект слишком мал, чтобы его можно было увидеть в геологической летописи», — признался Кейн.
Чтобы проверить это, он провел компьютерные симуляции эволюции Солнечной системы и долгосрочных изменений земной орбиты и наклона оси — параметров, от которых зависит распределение солнечного света на поверхности планеты в масштабах десятков тысяч и миллионов лет.
Эти изменения известны как циклы Миланковича. Они играют ключевую роль в запуске и завершении ледниковых эпох — длительных периодов, когда на полюсах Земли существуют устойчивые ледяные щиты. За 4,5 миллиарда лет своей истории Земля пережила как минимум пять крупных ледниковых эпох; последняя началась около 2,6 миллиона лет назад и продолжается до сих пор.
Один из циклов Миланковича длится около 430 тысяч лет и в основном определяется гравитационным воздействием Венеры и Юпитера. Он связан с изменением формы земной орбиты — от почти круговой к более вытянутой и обратно. Этот цикл сохранялся в симуляциях Кейна независимо от того, учитывался ли Марс.
Однако два других важных цикла — с периодами около 100 тысяч лет и 2,3 миллиона лет — полностью исчезали, если Марс «убирали» из модели. «Когда вы исключаете Марс, эти циклы просто пропадают. А если увеличить массу Марса, они становятся короче, потому что его влияние усиливается», — объясняет исследователь.
Одним из самых неожиданных результатов стало влияние Марса на устойчивость наклона земной оси, который сейчас составляет около 23,5 градуса. Оказалось, что при увеличении массы Марса скорость изменения этого наклона уменьшается — то есть Марс оказывает стабилизирующее воздействие.
Результаты работы имеют более широкий смысл. Они указывают на то, что даже сравнительно небольшие внешние планеты в других звездных системах могут незаметно формировать климатическую стабильность потенциально обитаемых миров. Это важно учитывать при поиске экзопланет, похожих на Землю.