Mars je otprilike upola manji od Zemlje i ima tek desetinu njezine mase, no nova analiza pokazuje da njegov gravitacijski utjecaj nije zanemariv. Računalne simulacije upućuju na to da Mars mjerljivo mijenja dugoročne promjene Zemljine orbite i nagiba osi, a time i cikluse koji određuju kako Sunčeva energija kroz desetke tisuća, stotine tisuća i milijune godina stiže do različitih dijelova planeta. Upravo su ti ciklusi povezani s dugoročnim klimatskim promjenama, uključujući smjene glacijalnih razdoblja.
Istraživanje je vodio Stephen Kane, profesor planetarne astrofizike na Sveučilištu Kalifornije u Riversideu (UC Riverside). U projekt je ušao skeptično, potaknut novijim radovima koji Zemljine drevne klimatske obrasce povezuju s Marsovim gravitacijskim utjecajem. U tim se studijama navodi da slojevi sedimenata na oceanskom dnu odražavaju klimatske cikluse na koje Mars može djelovati, unatoč tome što je znatno manji od Zemlje i udaljeniji.
“Znao sam da Mars ima neki utjecaj na Zemlju, ali pretpostavljao sam da je sitan”, rekao je Kane. “Mislio sam da je njegov gravitacijski utjecaj premalen da bi se lako mogao uočiti u geološkoj povijesti Zemlje. Krenuo sam provjeriti vlastite pretpostavke.”
Kako bi to testirao, Kane je izveo računalne simulacije ponašanja Sunčeva sustava i dugoročnih promjena Zemljine orbite te nagiba osi rotacije. Upravo te promjene određuju kako Sunčeva svjetlost i toplina dopiru do različitih dijelova planeta kroz vrlo duga vremenska razdoblja, od desetaka tisuća do milijuna godina.
Kad se iz jednadžbe izbaci Mars, nestaju čitavi ciklusi
Dugotrajne promjene Zemljine putanje i orijentacije poznate su kao Milankovićevi ciklusi. Oni su temelj za razumijevanje kada i kako dolazi do početka i završetka ledenih doba. Ledenim dobom smatra se dugo razdoblje u kojem planet ima trajne ledene pokrove na polovima. Zemlja je tijekom svoje povijesti, duge oko 4,5 milijardi godina, prošla kroz najmanje pet velikih ledenih doba. Najnovije je počelo prije oko 2,6 milijuna godina i još traje.
Jedan od važnih Milankovićevih ciklusa, prema Kaneu, ponajprije je pod utjecajem gravitacije Venere i Jupitera i traje 430.000 godina. Tijekom tog razdoblja Zemljina putanja oko Sunca postupno prelazi iz gotovo kružne u izduženiju, a zatim se vraća natrag. Takva promjena oblika orbite mijenja količinu Sunčeve energije koja stiže do planeta i može utjecati na napredovanje ili povlačenje ledenih pokrova.
U simulacijama je ciklus od 430.000 godina ostao prisutan bez obzira na to nalazi li se Mars u sustavu ili ne. No kad je Mars uklonjen, slika se promijenila na drugim vremenskim skalama: dva velika ciklusa, jedan od 100.000 godina i drugi od 2,3 milijuna godina, potpuno su nestala.
“Kad uklonite Mars, ti ciklusi nestanu”, rekao je Kane. “A ako povećate masu Marsa, oni postaju sve kraći i kraći jer Mars ima veći učinak.”
U toj dinamici ključna su tri elementa: koliko je Zemljina orbita kružna ili izdužena (ekscentricitet), kada se u odnosu na godišnja doba događa Zemljin najbliži prolaz uz Sunce te nagib Zemljine osi. Zajedno određuju kako se Sunčeva energija raspoređuje po planetu, što se zatim odražava na glacijalne cikluse i dugoročne klimatske obrasce. Kaneovi rezultati pokazuju da Mars u tim promjenama ima mjerljiv udio.
Udaljenost od Sunca kao pojačalo gravitacijskog utjecaja
Jedan od zaključaka koji Kane posebno naglašava tiče se odnosa između udaljenosti planeta od Sunca i toga koliko se njegov gravitacijski utjecaj može “osjetiti” na Zemlji.
“Što je planet bliže Suncu, to je više pod dominacijom Sunčeve gravitacije. Budući da je Mars dalje od Sunca, ima veći gravitacijski učinak na Zemlju nego što bi imao da je bliže. Radi više nego što biste očekivali od njegove mase”, rekao je Kane.
Među neočekivanijim rezultatima pojavilo se i pitanje Zemljina nagiba. Zemljina os danas je nagnuta oko 23,5 stupnjeva, a taj se kut s vremenom lagano mijenja. U simulacijama je Kane promatrao što se događa kad se masa Marsa povećava.
“Kako smo u simulacijama povećavali masu Marsa, brzina promjene Zemljina nagiba se smanjuje”, rekao je Kane. “Dakle, veća masa Marsa ima svojevrsni stabilizirajući učinak na naš nagib.”
Kane istodobno širi priču izvan Sunčeva sustava. Simulacije, kaže, sugeriraju da i mali vanjski planeti u drugim sustavima mogu neupadljivo oblikovati stabilnost svjetova koji bi se mogli naći u nastanjivoj zoni. Konkretno, kad se u nekom sustavu pronađe planet veličine Zemlje u nastanjivoj zoni, planeti koji kruže dalje od matične zvijezde mogli bi utjecati na klimu tog Zemlji sličnog planeta.
“Kad gledam druge planetarne sustave i pronađem planet veličine Zemlje u nastanjivoj zoni, planeti dalje u sustavu mogli bi utjecati na klimu tog Zemlji sličnog planeta”, rekao je Kane.
Rezultati otvaraju i pitanje povijesti života na Zemlji. Glacijalna razdoblja mijenjala su kopnene ekosustave, pri čemu su se šume povlačile, a travnjaci širili. Takvi pomaci povezani su s važnim evolucijskim promjenama, uključujući uspravno hodanje, uporabu alata i društvenu suradnju.
“Bez Marsa, Zemljinoj orbiti nedostajali bi veliki klimatski ciklusi”, dodao je Kane. “Kako bi uopće izgledali ljudi i druge životinje da Mars nije bio tu?”
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
