Peristiwa kosmik yang menulis ulang sejarah iklim bumi

Dua juta tahun yang lalu, tata surya menghadapi awan antarbintang padat yang mungkin secara signifikan mempengaruhi iklim bumi dengan menekan heliosfer dan memaparkan planet ini pada radiasi kosmik dan sinar galaksi tingkat tinggi. (Konsep artis.) Kredit: SciTechDaily.com

Penelitian astrofisika baru menyoroti peristiwa kosmik penting yang terjadi dua juta tahun lalu ketika tata surya melewati awan antarbintang yang padat. Hal ini mungkin telah mengubah iklim bumi dengan memaparkannya pada peningkatan radiasi kosmik, didukung oleh peningkatan isotop yang ditemukan dalam catatan geologi.

Bumi adalah tempat yang sangat berbeda sekitar dua juta tahun yang lalu, dengan nenek moyang manusia purba hidup berdampingan dengan harimau bertaring tajam, mastodon, dan hewan pengerat berukuran besar. Tergantung di mana mereka berada, mereka mungkin kedinginan: tanah telah runtuh Dalam keadaan beku yang dalam, dengan beberapa zaman es datang dan pergi hingga sekitar 12.000 tahun yang lalu. Para ilmuwan berteori bahwa zaman es terjadi karena sejumlah alasan, termasuk kemiringan dan rotasi planet, pergeseran lempeng tektonik, letusan gunung berapi, dan tingkat karbon dioksida di atmosfer.

Namun bagaimana jika perubahan drastis tersebut bukan hanya disebabkan oleh lingkungan bumi, namun juga karena posisi Matahari di galaksi?

Pengaruh perjalanan Matahari ke galaksi

Dalam makalah baru yang diterbitkan hari ini (10 Juni) di astronomi alam, Penulis utama dan ahli astrofisika Merav Ofer – seorang profesor astronomi di Universitas Boston dan rekan di Harvard Radcliffe Institute – menemukan bukti bahwa sekitar 2 juta tahun yang lalu, tata surya menghadapi awan antarbintang yang sangat padat sehingga dapat mengganggu tata surya. angin. Over dan rekan-rekannya percaya bahwa hal ini menunjukkan bahwa posisi Matahari di luar angkasa mungkin membentuk sejarah Bumi lebih dari yang diperkirakan sebelumnya.

Peran heliosfer dalam melindungi bumi

Seluruh tata surya kita dilapisi dengan lapisan pelindung plasma Perisai yang berasal dari Matahari disebut heliosfer. Mereka terbuat dari aliran partikel bermuatan yang terus menerus, yang disebut angin matahari, yang meluas jauh melampaui itu PlutoApa yang dicakup oleh planet? NASA menelepon “Gelembung raksasa.” Ini melindungi kita dari radiasi dan sinar galaksi yang dapat berubah DNAPara ilmuwan percaya ini adalah salah satu alasan mengapa kehidupan di Bumi berevolusi seperti itu.

Menurut penelitian terbaru, awan dingin menekan heliosfer sedemikian rupa sehingga secara singkat menempatkan Bumi dan planet lain di tata surya berada di luar pengaruh heliosfer.

Dampak pertemuan galaksi di Bumi

“Makalah ini adalah makalah pertama yang menunjukkan secara kuantitatif bahwa telah terjadi tabrakan antara Matahari dan sesuatu di luar tata surya yang akan mempengaruhi iklim Bumi,” kata Over, pakar heliosfer.

Modelnya telah membentuk pemahaman ilmiah kita tentang heliosfer, dan bagaimana gelembung terbentuk oleh angin matahari yang menekan medium antarbintang, ruang antara bintang-bintang dan di luar heliosfer di galaksi kita. Teorinya adalah bahwa heliosfer menyerupai croissant yang menggembung, sebuah gagasan yang mengejutkan komunitas fisika luar angkasa. Hal ini kini memberikan pencerahan baru tentang bagaimana heliosfer, tempat Matahari bergerak melintasi ruang angkasa, mempengaruhi kimia atmosfer bumi.

“Bintang-bintang sedang bergerak, dan kini makalah ini menunjukkan bahwa mereka tidak hanya bergerak, namun juga mengalami perubahan dramatis,” kata Over. Saya pertama kali menemukan penelitian ini dan mulai mengerjakannya selama setahun penuh di Harvard Radcliffe Institute.

Wawasan simulasi interaksi kosmik

Untuk mempelajari fenomena ini, Ofer dan kolaboratornya melihat ke masa lalu, menggunakan model komputer canggih untuk memvisualisasikan lokasi Matahari, heliosfer, dan seluruh tata surya dua juta tahun lalu.

Mereka juga memetakan jalur sistem pita lokal awan dingin, serangkaian awan besar, padat, dan sangat dingin yang sebagian besar terdiri dari atom hidrogen. Simulasi mereka menunjukkan bahwa salah satu awan di dekat ujung pita ini, yang disebut Local Lynx of Cold Cloud, mungkin bertabrakan dengan heliosfer.

Bukti geologis dan kosmologis

Jika hal itu terjadi, kata Over, Bumi akan terpapar sepenuhnya pada medium antarbintang, tempat gas dan debu bercampur dengan unsur-unsur atom yang tersisa dari ledakan bintang, termasuk besi dan plutonium. Biasanya, heliosfer menyaring sebagian besar partikel radioaktif ini. Namun tanpa perlindungan, mereka dapat dengan mudah mencapai tanah.

Menurut makalah tersebut, hal ini konsisten dengan bukti geologi yang menunjukkan peningkatan isotop 60Fe (besi 60) dan 244Pu (plutonium 244) di lautan, di Bulan, salju Antartika, dan inti es dari periode waktu yang sama. Waktunya juga cocok dengan catatan suhu yang menunjukkan periode pendinginan.

Pengaruh galaksi jangka panjang

“Lingkungan kosmik kita di luar tata surya jarang mempengaruhi kehidupan di Bumi,” kata Avi Loeb, direktur Institut Teori dan Komputasi di Universitas Harvard dan salah satu penulis makalah tersebut. “Sangat menarik untuk mengetahui bahwa perjalanan kita melalui awan tebal beberapa juta tahun yang lalu dapat menyebabkan bumi terkena fluks sinar kosmik dan atom hidrogen yang jauh lebih besar lingkungan kosmik kita.”

Tekanan luar dari lynx lokal di awan dingin bisa saja terus menerus menghalangi heliosfer selama beberapa ratus tahun hingga satu juta tahun, tergantung pada ukuran awan, kata Over. “Tapi begitu Bumi menjauh dari awan dingin, heliosfer menelan seluruh planet, termasuk Bumi,” katanya. Inilah yang terjadi saat ini.

Penelitian masa depan dan implikasinya

Tidak mungkin mengetahui secara pasti dampak awan dingin terhadap Bumi karena dapat memicu zaman es. Namun ada beberapa awan dingin lainnya di medium antarbintang, yang kemungkinan besar telah ditemui Matahari dalam miliaran tahun sejak kelahirannya, kata Over. Kemungkinan besar hal ini akan semakin melemah dalam jutaan tahun ke depan.

Ofer dan kolaboratornya kini berupaya menelusuri di mana letak matahari tujuh juta tahun lalu, dan bahkan lebih jauh ke belakang. Posisi Matahari jutaan tahun yang lalu, serta sistem awan dingin, dimungkinkan oleh data yang dikumpulkan oleh misi Gaia Badan Antariksa Eropa, yang membuat peta 3D galaksi terbesar dan memberikan tampilan galaksi yang belum pernah terjadi sebelumnya. galaksi. Kecepatan pergerakan bintang.

Jelajahi jalur matahari di masa lalu

“Awan ini sudah ada di masa lalu kita, dan jika kita melintasi sesuatu sebesar itu, kita akan terpapar pada medium antarbintang,” kata Over. Dampak perlintasan jalur yang mengandung banyak hidrogen dan bahan radioaktif masih belum jelas, demikian Ofer dan timnya di Universitas Boston NASA-Didanai SHIELD (Angin Matahari dengan Pertukaran Ion Hidrogen dan Dinamika Skala Besar) DRIVE Science Center Mereka kini mengeksplorasi dampak hal ini terhadap radiasi bumi, serta atmosfer dan iklim.

“Ini baru permulaan,” kata Ofer. Ia berharap makalah ini akan membuka pintu untuk eksplorasi lebih jauh tentang bagaimana tata surya dipengaruhi oleh kekuatan eksternal di masa lalu dan bagaimana kekuatan ini pada gilirannya membentuk kehidupan di planet kita.

Referensi: “Kemungkinan paparan langsung Bumi terhadap medium antarbintang yang dingin dan padat 2-3 juta tahun lalu” 10 Juni 2024, Astronomi alam.
doi: 10.1038/s41550-024-02279-8

Penelitian ini didukung oleh NASA.