科學家發現一次可能改變地球氣候的星系碰撞
數百萬年前,我們的太陽系航行穿過獵戶座恆星形成複合體,它是巨大的拉德克利夫波浪結構的一部分。這次宇宙之旅可能透過壓縮日光層和增加星際塵埃影響了地球的氣候,可能在地質記錄中留下了痕跡。利用歐空局蓋亞任務的數據,科學家精確定位了這條通道,並將其與中新世氣候轉型連結起來,這是地球氣候歷史上的重大轉變。

天文學家發現,1,400 萬年前,太陽系穿過獵戶座複合體,這是一個密集的恆星形成區域。這趟旅程可能壓縮了日光層並增加了星際塵埃,可能影響了地球的氣候。圖片來源:NASA、ESA 與F. Summers、G. Bacon、Z. Levay、J. DePasquale、L. Hustak、L. Frattare、M. Robberto、M. Gennaro (STScI)、R. Hurt (Caltech/IPAC)、M. Kornmesser (ESA),致謝:A.dleri、R.
由維也納大學科學家領導的國際研究小組發現,大約1400 萬年前,我們的太陽系穿過了獵戶座恆星形成複合體,它是較大的拉德克利夫波的一部分。
穿越太空稠密區域的旅程可能壓縮了日光層(太陽系周圍的保護層),並增加了星際塵埃的流動。科學家認為,這可能影響了地球的氣候並在地質記錄中留下痕跡。
他們的研究成果最近發表在《天文學與天文物理學》上,強調了天文物理學、古氣候學和地質學之間的有趣連結。

圖1:銀河系的藝術表現。太陽系的位置以白色線條表示。圖片來源:NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt
當太陽系繞著銀河系中心旋轉時,它會穿過不同的星系環境。 「想像一下它就像一艘在海上航行的船,在不同條件下航行,」維也納大學的主要作者兼博士生埃弗雷姆·馬科尼解釋道。 “我們的太陽在穿過獵戶座的拉德克利夫波時遇到了一個氣體密度較高的區域。”
研究團隊利用歐洲太空總署( ESA )蓋亞任務的資料和光譜觀測,確定太陽系在大約1,400 萬年前穿過獵戶座區域的拉德克利夫波。 「這項發現建立在我們之前識別拉德克利夫波的基礎上,」維也納大學天文物理學教授、這項研究的合著者João Alves 說。拉德克利夫波是一個巨大而薄的結構,由相互連接的恆星形成區域組成,包括著名的獵戶座複合體,正如這項研究所確定的那樣,太陽穿過了該複合體。

圖2:拉德克利夫波。構成此結構的雲層以紅色突出顯示,並疊加在藝術家繪製的銀河系圖上。太陽的位置以黃點突出顯示。圖片來源:Alyssa A. Goodman/哈佛大學
「當我們穿過獵戶座區域時,NGC 1977、NGC 1980 和NGC 1981 等著名星團正在形成,」阿爾維斯指出。 「這個區域在北半球冬季天空和南半球夏季天空中清晰可見。尋找獵戶座和獵戶座星雲(梅西耶42)——我們的太陽係來自那個方向!”
此次星系碰撞產生的塵埃增加可能會產生多種影響。它可能已經穿透地球大氣層,可能在地質記錄中留下超新星放射性元素的痕跡。 「雖然目前的技術可能不夠靈敏,無法探測到這些痕跡,但未來的探測器可以做到這一點,」阿爾維斯表示。

圖3:獵戶座。該星座的主要恆星由直藍線連接,其中一些標有其名稱。獵戶座星雲(M 42) 以紅色方塊標示。該圖像是Stellarium 的螢幕截圖。來源:Stellarium (GNU),由Efrem Maconi 編輯
研究團隊的研究表明,太陽系穿越獵戶座區域的時間約為1,820 萬至1,150 萬年前,最有可能的時間是1,480 萬至1,240 萬年前。這個時間範圍與中新世氣候轉型期相吻合,即從溫暖多變的氣候向較冷的氣候的重大轉變,從而形成了大陸規模的南極冰蓋原型結構。
雖然這項研究提出了太陽系過去穿越其鄰近星系與地球氣候透過星際塵埃存在聯繫的可能性,但作者強調,因果關係需要進一步研究。

圖4:獵戶座腰帶。來源:Davide De Martin 和ESA/ESO/NASA Photoshop FITS Liberator
「雖然導致中新世氣候轉變的潛在過程尚未完全確定,但現有的重建結果表明,大氣溫室氣體二氧化碳濃度的長期下降是最有可能的解釋,儘管存在很大的不確定性。然而,我們的研究強調,與拉德克利夫波穿越有關的星際塵埃可能影響了地球的氣候,並可能在這次氣候轉化中發揮了作用。
「未來的研究將探索這一貢獻的意義。必須指出的是,過去的氣候轉變與當前的氣候變遷是不可比的,因為中新世氣候轉變跨越了數十萬年的時間尺度。相比之下,由於人類活動,當前的全球暖化演變正在以前所未有的速度發生,持續數十年甚至數百年。」

圖5:維也納上空的獵戶座。來源:Efrem Maconi
這項研究很重要,因為它為太陽系的近代歷史添加了一小塊拼圖,有助於將其置於銀河系的背景中。
“我們是銀河系的居民,”阿爾維斯說,“歐洲航天局的蓋亞任務為我們提供了追踪我們最近在銀河系星際海洋中行進路線的方法,讓天文學家可以與地質學家和古氣候學家交流意見。這非常令人興奮。”
未來,由若昂·阿爾維斯領導的團隊計劃更詳細地研究太陽在穿越銀河系時遇到的銀河環境。
編譯自/ ScitechDaily