Геологам вдалося дізнатися орбіти планет 200 млн років тому

Вчені скористалися даними про земному кліматі, зафіксованими у геологічному літописі, для визначення орбітальних параметрів планет в минулому — справа в тому, що взаємодія тіл Сонячної системи створює періодичні коливання руху Землі, що позначається на її клімат. В результаті дослідникам вдалося визначити швидкість прецесії перигелиев Меркурія, Венери, Землі, Марса і Юпітера близько 200 мільйонів років тому, в той час як фізичні розрахунки дозволяють дізнатися динаміку тільки до 60 мільйонів років тому. Дослідження опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Сонячна система, як і багато великі сукупності взаємодіючих гравітаційно тіл, система хаотична. Це означає, що як завгодно мала неточність у визначенні параметрів в даний момент через кінцевий проміжок часу стає занадто великий, що не дозволяє екстраполювати поведінку системи довільно далеко ні в минуле, ні в майбутнє. Сучасні оцінки показують, що неточності збільшуються приблизно в 10 разів кожні 10 мільйонів років, тобто хаос зростає експоненціально. Поточні помилки вимірювання орбітальних параметрів планет не дозволяють надійно передбачати рух планет на масштабі понад 60 мільйонів років. Незважаючи на очікуване поліпшення точності вимірювання орбіт, пов'язані з хаосом фундаментальні обмеження робить задачу відновлення історії Сонячної системи виключно на основі її сьогоднішнього стану абсолютно нерозв'язної.

Підлогу Олсен (Paul E. Olsen) з Колумбійського університету і його колеги представили перші результати іншого принципового підходу до визначення орбітальних параметрів минулого, який не обмежений хаотичністю Сонячної системи. Автори називають свій підхід геологічним планетарієм (Geological Orrery) за аналогією з механічними моделями сонячної системи. Ця ідея заснована на використанні збережених у геологічному літописі варіаціях клімату, зумовлених змінами орбіти Землі згідно з законами небесної механіки. Такі дані узгоджуються з астрономічними оцінками про попередні 60 мільйонів років, але найбільший інтерес викликають більш давні часи. Однак отримання інформації про них ускладнюється браком геологічних даних, що задовольняють одночасно двом умовам: достатнім тимчасовим масштабом і наявністю незалежного способу визначення віку.

У першому наближенні вплив планет Сонячної системи один на одного проявляється у вигляді повільної квазіперіодичної деформації орбіт, яку можна представити як набір довгоперіодичних вікових частот, приблизно відповідних вкладу окремих планет. Результуюче зміну можна розділити на прецесію перигелію gi (найближчій до Сонця точці траєкторії) в орбітальній площині і прецесію самої орбітальної площини si, що описується рухом вузла орбіти, тобто точки її перетину з площиною екліптики. Різниця вікових частот прецесії перигелію відповідає відомим в палеокліматології циклів ексцентриситет, а сума частот gi з частотою прецесії земної осі відповідає частоті кліматичної прецесії, яка сьогодні забезпечує циклічність з періодом близько 21 тисячі років. Прецесія орбітальної площині аналогічно породжує частоти орбітального способу і цикли зміни нахилу осі з періодом близько 41 тисячі років у поточну епоху.

Автори вивчали дані двох проектів буріння в раннемезозойских континентальних озерних відкладеннях: в западині Ньюарк і на плато Колорадо. Вченим вдалося точно відновити відносно високі вікові частоти прецесії перигелію внутрішніх планет і Юпітера в епоху пізнього тріасу і ранньої юри (199-223 мільйонів років тому), а також виявити більш тривалі зміни, у тому числі з періодами близько 20, 100 і 405 тисяч років. Детальний аналіз також вказав на існування ще більш довгих циклів, наприклад, з періодом близько 1,7 мільйонів років, який автори співвідносять з віковим резонансом системи Земля—Марс. Вчені відзначають, що сьогодні цей період дорівнює 2,4 мільйонів років, тобто значно змінився з часів мезозою. Дослідники називають цей факт прямим геологічним доказом хаотичності Сонячної системи.

У висновку вчені пишуть, що повноцінний геологічний планетарій повинен складатися з безлічі пар низько - і високоширотних відкладень віком від палеогену до пермського періоду. Аналіз такого масиву даних дозволить дізнатися історію динаміки Сонячної системи від 50 до 250 мільйонів років тому. Ці дані стануть принципово новим джерелом інформації, яка дозволить перевірити моделі еволюції Сонячної системи, астрономічний рішення і навіть гравітаційні моделі. Зокрема, докладний відновлення еволюції прецесії перигелію Меркурія в минулому дозволить по-новому протестувати загальну теорію відносності та її альтернативи.

Нагадаємо, раніше геологи заявили, що від Африки може відокремитися величезний шматок.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на сторінку Bigmir)net на Facebook: facebook.com/bigmir.net.

Категория: Наука