Ένας φαινομενικά μικρός πλανητικός γείτονας ενδέχεται να παίζει μεγαλύτερο ρόλο στο κλίμα της Γης από ό,τι πιστευόταν μέχρι σήμερα. Ο Άρης έχει μόλις το μισό μέγεθος της Γης και περίπου το ένα δέκατο της μάζας της, γεγονός που τον καθιστά σχετικά μικρό σε σύγκριση με πολλούς πλανήτες.
Παρόλα αυτά, νέα έρευνα δείχνει ότι ο κόκκινος πλανήτης επηρεάζει διακριτικά την τροχιά της Γης και βοηθά στη διαμόρφωση των μακροπρόθεσμων κλιματικών προτύπων, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου εμφάνισης των εποχών των παγετώνων.
Ο Stephen Kane, καθηγητής πλανητικής αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο UC Riverside, ξεκίνησε τη μελέτη έχοντας αμφιβολίες για πρόσφατες έρευνες που υποστήριζαν ότι ο Άρης επηρεάζει τους αρχαίους κλιματικούς κύκλους της Γης.
Εκείνες οι προγενέστερες μελέτες πρότειναν ότι τα στρώματα των ιζημάτων στον πυθμένα των ωκεανών καταγράφουν κλιματικούς ρυθμούς που συνδέονται με τη βαρυτική έλξη του Άρη, παρόλο που ο πλανήτης είναι απομακρυσμένος και σχετικά μικρός.
«Γνώριζα ότι ο Άρης είχε κάποια επίδραση στη Γη, αλλά υπέθετα ότι ήταν ελάχιστη», δήλωσε ο Stephen Kane. «Πίστευα ότι η βαρυτική του επιρροή θα ήταν πολύ μικρή για να παρατηρηθεί εύκολα στη γεωλογική ιστορία της Γης. Κατά κάποιο τρόπο, ξεκίνησα για να ελέγξω τις δικές μου υποθέσεις».
Προσομοιώνοντας το Ηλιακό Σύστημα
Για να διερευνήσει αυτή την ιδέα, ο Stephen Kane έτρεξε προσομοιώσεις σε υπολογιστή που μοντελοποίησαν το ηλιακό σύστημα και παρακολούθησαν τις μακροπρόθεσμες αλλαγές στην τροχιά της Γης και την κλίση του άξονά της.
Αυτές οι διακυμάνσεις ελέγχουν τον τρόπο με τον οποίο το ηλιακό φως φτάνει στην επιφάνεια του πλανήτη σε χρονικές κλίμακες που κυμαίνονται από δεκάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια χρόνια.
Αυτά τα μοτίβα είναι γνωστά ως κύκλοι Milankovitch και αποτελούν το κλειδί για την κατανόηση της έναρξης και του τέλους των εποχών των παγετώνων.
Μια εποχή παγετώνων είναι ένα μεγάλο χρονικό διάστημα κατά το οποίο τεράστια στρώματα πάγου παραμένουν στους πόλους.
Η Γη έχει βιώσει τουλάχιστον πέντε μεγάλες εποχές παγετώνων κατά τη διάρκεια της ιστορίας των 4.5 δισεκατομμυρίων ετών της. Η πιο πρόσφατη ξεκίνησε πριν από περίπου 2,6 εκατομμύρια χρόνια και συνεχίζεται μέχρι σήμερα.
Ένας από αυτούς τους κύκλους, ο οποίος διαρκεί περίπου 430.000 χρόνια, καθοδηγείται κυρίως από τη βαρυτική έλξη της Αφροδίτης και του Δία. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η τροχιά της Γης αλλάζει αργά σχήμα, μεταβαίνοντας από σχεδόν κυκλική σε πιο επιμήκη, προτού επιστρέψει σε μια πιο στρογγυλή διαδρομή.
Αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν την ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που φτάνει στον πλανήτη και μπορούν να επηρεάσουν την επέκταση ή την υποχώρηση των στρωμάτων πάγου.
Οι κύκλοι που εξαφανίζονται χωρίς τον Άρη
Αυτός ο κύκλος των 430.000 ετών παρέμεινε ανέπαφος στις προσομοιώσεις του Stephen Kane, ανεξάρτητα από το αν ο Άρης ήταν παρών. Όμως, όταν ο Άρης αφαιρέθηκε, δύο άλλοι κύριοι κύκλοι -ένας που χρειάζεται 100.000 χρόνια για να ολοκληρωθεί και ένας άλλος που εκτείνεται σε 2.3 εκατομμύρια χρόνια— εξαφανίστηκαν εντελώς.
«Όταν αφαιρείς τον Άρη, αυτοί οι κύκλοι χάνονται», δήλωσε ο Stephen Kane. «Και αν αυξήσεις τη μάζα του Άρη, γίνονται όλο και μικρότεροι, επειδή ο Άρης ασκεί μεγαλύτερη επίδραση».
Αυτοί οι κύκλοι επηρεάζουν το πόσο κυκλική ή επιμήκης είναι η τροχιά της Γης (την εκκεντρότητά της), τη χρονική στιγμή της πλησιέστερης προσέγγισης της Γης στον Ήλιο και την κλίση του άξονα περιστροφής της (τη λόξωση ή μεταβολή της κλίσης του άξονα). Αυτά με τη σειρά τους επηρεάζουν την ποσότητα του ηλιακού φωτός που δέχονται διαφορετικά μέρη της Γης, γεγονός που επενεργεί στους κύκλους των παγετώνων και στα μακροπρόθεσμα κλιματικά πρότυπα.
Τα αποτελέσματα του Stephen Kane δείχνουν ότι ο Άρης παίζει μετρήσιμο ρόλο και στα δύο. «Όσο πιο κοντά βρίσκεται στον ήλιο, τόσο περισσότερο ένας πλανήτης κυριαρχείται από τη βαρύτητα του ήλιου. Επειδή ο Άρης είναι πιο μακριά από τον ήλιο, έχει μεγαλύτερη βαρυτική επίδραση στη Γη από ό,τι αν βρισκόταν πιο κοντά. Ασκεί δυσανάλογα μεγάλη επιρροή για το μέγεθός του (punches above its weight)», δήλωσε ο Stephen Kane.
Μια απροσδόκητη επίδραση στην κλίση της Γης
Ένα από τα πιο απρόσμενα ευρήματα ήταν ο τρόπος με τον οποίο η μάζα του Άρη επηρεάζει τον ρυθμό με τον οποίο αλλάζει η κλίση της Γης. Η Γη έχει σήμερα κλίση περίπου 23.5 μοιρών και αυτή η γωνία παρουσιάζει μικρές διακυμάνσεις με την πάροδο του χρόνου.
«Καθώς αυξανόταν η μάζα του Άρη στις προσομοιώσεις μας, ο ρυθμός μεταβολής της κλίσης της Γης μειωνόταν», δήλωσε ο Stephen Kane. «Επομένως, η αύξηση της μάζας του Άρη έχει ένα είδος σταθεροποιητικής επίδρασης στην κλίση μας».
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Publications of the Astronomical Society of the Pacific, όχι μόνο ποσοτικοποιεί την επίδραση του Άρη στην τροχιά της Γης, αλλά αφήνει να εννοηθούν και ευρύτερες συνέπειες.
Οι προσομοιώσεις του Stephen Kane υποδηλώνουν ότι ακόμη και μικροί εξωτερικοί πλανήτες σε άλλα ηλιακά συστήματα θα μπορούσαν να διαμορφώνουν αθόρυβα τη σταθερότητα κόσμων που ενδέχεται να φιλοξενούν ζωή.
«Όταν κοιτάζω άλλα πλανητικά συστήματα και βρίσκω έναν πλανήτη στο μέγεθος της Γης στην κατοικήσιμη ζώνη, οι πλανήτες που βρίσκονται πιο έξω στο σύστημα θα μπορούσαν να επηρεάσουν το κλίμα αυτού του πλανήτη», δήλωσε ο Kane. Τα αποτελέσματα εγείρουν επίσης άλλα ερωτήματα σχετικά με το πώς η Γη θα μπορούσε να είχε εξελιχθεί διαφορετικά.
Οι περίοδοι των παγετώνων προκάλεσαν τη συρρίκνωση των δασών και την εξάπλωση των λιβαδιών, σε αλλαγές που οδήγησαν σε βασικές εξελικτικές μεταβολές, όπως η όρθια βάδιση, η χρήση εργαλείων και η κοινωνική συνεργασία. «Χωρίς τον Άρη, η τροχιά της Γης θα στερούνταν σημαντικών κλιματικών κύκλων», πρόσθεσε ο Kane. «Πώς θα έμοιαζαν καν οι άνθρωποι και τα άλλα ζώα αν δεν υπήρχε ο Άρης;»
