流逝的恆星改變了太陽系行星的軌道
地球繞太陽的軌道一直在變化。雖然每年的變化不大,但隨著時間的推移,月球和其他行星的引力會導致地球軌道改變。這種遷移會影響地球的氣候。例如,地球軌道的逐漸移動和地軸傾斜度的變化導致了米蘭科維奇氣候週期。因此,如果你想了解古氣候或地球氣候在不同地質年代的變化,了解地球軌道在遙遠過去的情況是很有幫助的。
幸運的是,牛頓力學和萬有引力定律在時間上既可以向前也可以向後。我們可以用牛頓動力學來預測日食和太空船在外太陽系的運行軌跡,也可以用它來讓時光倒流,將地球軌道繪製到深邃的過去。在有限的範圍內
由於對兩個以上天體的軌道運動沒有精確的解決方案,我們必須透過計算來進行計算。在計算過程中會出現一些混亂,因此我們對太陽系大天體目前位置和運動的任何不確定性,都會降低我們追溯時間的準確性。幸運的是,有了雷達測距和其他測量手段後計算非常精確,可以比較有把握地追溯到一億年前的地球軌道。或者我們是這麼認為的,因為一篇新論文證明,我們一直忽略了流逝恆星的引力效應。
5400 萬年前地球軌道的不確定性。來源:N. Kaib/PSI
大多數恆星都太遙遠了,無法對地球軌道產生任何可測量的影響。它們對我們世界的牽引力比不上奧爾特雲上遙遠的岩石。但偶爾也會有一顆恆星靠近我們。雖然不會近到讓我們的太陽系陷入混亂,但也近到能為太陽系行星帶來引力。最近的一次接近是HD 7977。現在,這顆恆星距離太陽約250 光年,但在280 萬年前,它曾在距離太陽3 萬AU 或半光年的範圍內經過。它與太陽的距離可能近至4000 AU。在較大的距離上,HD 7977的引力效應可以忽略不計,但在較近的距離上,它的引力效應就很明顯了。當你把這一點加入到計算組合中時,地球過去軌道的不確定性使得我們很難確信超過5000萬年的時間。這對古氣候研究產生了重大影響。
例如,大約5,600 萬年前,地球進入了一個被稱為古新世-始新世熱量最高時期,全球氣溫上升了5 – 8 ℃。軌道模型指出,地球軌道在那段時間特別偏心,可能是根本原因。但這項新研究提高了這個結論的不確定性,這意味著地質活動等其他因素可能也扮演了重要角色。
據估計,每2000 萬年左右就會有一顆恆星在距離太陽10000 AU 的範圍內經過。這意味著,當我們繪製地球軌道運動的更深層的過去時,我們還必須尋找可能寫入恆星的影響。