Csillagközi köd hűtötte le a Földet kétmillió éve

Életkép a pleisztocén eljegesedés idejéből, gypjas mamutokkal

Fotó: Courtesy of Giant Screen Films, 2012 D3D Ice Age, LLC/Penn State University

Mintegy kétmillió éve sűrű csillagközi felhőn haladt át a Naprendszer, és ennek a találkozásnak nagy valószínűséggel a földi éghajlatra és az életre is volt olyan hatása, amivel eddig nem kalkuláltunk.

Csillagközi oka is lehetett a kétmillió éve történt nagy lehűlésnek

 

Az asztrofizikusok most először számolnak komolyan annak lehetőségével, hogy kétmillió évvel ezelőtt a Föld az egész Naprendszerrel együtt hideg és barátságtalan csillagközi felhőkön haladt keresztül, és ez olyan módon befolyásolhatta a földi éghajlatot, amivel a geológiai klímamodellek eddig nem vetettek számot. 

Akkoriban a Föld nagyon más hely volt, mint manapság. 

A korai emberelődök kardfogú tigrisekkel, masztodonokkal és óriási rágcsálókkal osztoztak a bolygón. Ráadásul a Föld egyes vidékei meglehetősen hidegek is voltak: ekkortájt kezdődött az a hosszú fagyos periódus, melynek eredményeképp egészen 12 ezer évvel ezelőttig jégkorszakok és interglaciálisok váltogatták egymást.

Az őslajhár (Megatherium americanum) a mai Dél-Amerika területén élt a pleisztocén korban. Kétmillió éve még nagyon másként nézett ki a földi élővilág
Fotó: Wikimedia Commons/Marcus Burkhardt

 A tudósok számos elméletet felállítottak arra nézve, mitől alakultak ki a jégkorszakok; az okok között szerepel egyebek között a bolygó dőlésszöge és forgása, a lemeztektonikai mozgások, a vulkánkitörések, valamint a légkör széndioxid-szintjének változásai. Az azonban újszerű gondolat, hogy az éghajlat drasztikus változásainak hátterében nemcsak a földi környezet, de a Nap Tejútrendszeren belül elfoglalt helyzete is állhat.

 

Elsöpörte a Földet védő pajzsot a csillagközi felhő

 

Merav Opher, a Bostoni Egyetem asztrofizikusa és a Harvard Radcliffe Institute munkatársa a Nature Astronomy csillagászati szakfolyóiratban frissen publikálta azon eredményeit, melyek arra engednek következtetni, hogy a Naprendszer mintegy kétmillió évvel ezelőtt annyira sűrű csillagközi köddel találkozott, amely megzavarhatta a napszelet. Opher és szerzőtársai vélekedése szerint ez arra utal, hogy a Nap világűrben elfoglalt helyzete korábban nem sejtett módokon is alakíthatja a Föld történetét.Teljes Naprendszerünket védőburokként veszi körül a Napunkból kiáramló, helioszféra néven ismert plazmapajzs. 

A Napból nagy energiájú részecskék áramlanak ki, amiket a földi magnetoszféra nagyobbrészt eltérít
Fotó: Science.org

A helioszférát a napszél által szállított töltött részecskék folyamatos árama táplálja, és jóval túlnyúlik a Plútón is, így valamennyi bolygót – a NASA-nál bevett szóhasználattal élve – „óriás buborékba” csomagolja. 

A helioszféra megvéd minket azoktól az űrből érkező sugárzásoktól, amelyek ha elérnék a Földet, roncsolnák a DNS-ünket, 

és a tudósok úgy vélik, részben neki köszönhető, hogy az élet olyanná tudott fejlődni a Földön, amilyennek ma látjuk. A most megjelent közlemény szerint a hideg csillagközi felhő oly módon nyomta össze a helioszférát, hogy a Föld és a Naprendszer többi bolygója ideiglenesen kikerült az oltalma alól. „Cikkünkben első alkalommal mutatjuk meg kvantitatív eszközökkel, hogy lezajlott egy találkozó a Nap és egy Naprendszeren kívüli dolog között, és hogy ez befolyásolhatta a földi éghajlat alakulását” – mondta el Opher. 

Csillagözi por- és gázfelhő asztrofotója
Fotó: NASA/ESA

A kutatónő a helioszféra elismert szakértője: az általa felépített modellek számottevően alakították a helioszféráról alkotott tudományos képünket, és segítették annak megértését, miként formálja ezt a buborékot a csillagközi anyag ellenében áramló napszél. Elmélete szerint, mellyel alaposan felkavarta az űrfizikus közvéleményt, a helioszféra alakja egy szépen megkelt croissant-ra emlékeztet. A mostani cikkben arra világít rá, miként befolyásolja a Föld légkörének kémiai összetételét a helioszféra, valamint a Nap űrben elfoglalt helyzete.

 

Visszaszámolták a múltat

 

„A csillagok mozognak, és ebben a cikkben megmutatjuk, hogy nemcsak mozognak, hanem drasztikusan eltérő viszonyokat érintenek útjukon” – magyarázza Opher, aki a most ismertetett kutatását a Harvard Radcliffe Institute-ban töltött egyéves ösztöndíja alatt kezdte el. 

A jelenség tanulmányozásához Opher és munkatársai lényegében visszapörgették az időt: 

kifinomult számítógépes modellek segítségével megjelenítették, hol járt a Nap – és vele együtt a helioszféra és a Naprendszer összes többi eleme – kétmillió évvel ezelőtt. Hasonlóan feltérképezték a Helyi Hidegfelhő Szalag mozgási útvonalát. Ez a képződmény egy nagy, sűrű, nagyon hideg csillagközi anyagfelhőkből álló rendszer, amelyet elsősorban hidrogénatomok alkotnak. 

A Naprendszer kétmillió éve e gy hideg csillagközi felhőn haladhatott át, ami komoly hatással volt a klímára és az élővilágra (a kép illusztráció)
Fotó: NASA/JPL

Szimulációik azt mutatták, hogy a szalag végéhez közeli egyik felhő, a Helyi Hiúz Hidegfelhő ütközhetett a helioszférával. Ha ez valóban megtörtént – így Opher –, a Föld átmenetileg teljesen védtelenné vált a csillagközi anyaggal szemben, ahol a gáz és por a felrobbant csillagok maradványelemeivel, például vassal és plutóniummal elegyedik. 

A helioszféra normális körülmények közt kiszűri ezeknek a radioaktív részecskéknek a zömét, ám a védelme híján könnyen elérhetik a Földet. 

A cikk kiemeli: ez a hipotézis jól egybecseng a geológiai adatokkal, amelyek ebben az időszakban a vas-60 és a plutónium-244 radioaktív izotópok felhalmozódását mutatják az óceánokban, a Holdon, az antarktiszi hóban és a jégtakaróból kiemelt mintahengerekben. Szintén ugyanerre az időszakra esett egy globális lehűlési periódus, ami ugyancsak egybevág a teóriával. 

 

Ritka jelenség, de számolnunk kell vele a jövőben is

 

„Csak ritkán esik meg, hogy a Naprendszeren kívüli kozmikus környezetünk hatással van a földi életre – teszi hozzá Avi Loeb, a Harvard Egyetem Elméleti és Számítási Intézetének (Institute for Theory and Computation) igazgatója és a cikk társszerzője. – Izgalmas felfedezés, hogy ezeken a sűrű csillagközi felhőkön való áthaladásunk néhány millió éve a kozmikus sugarak és hidrogénatomok szokásosnál jóval erősebb bombázásának tehette ki a Földet. Eredményeink új ablakot nyitnak a galaktikus környezetünk és a földi élet evolúciója közötti kapcsolatra.” A Helyi Hiúz Hidegfelhő egy néhány száztól akár egymillió évig terjedő időszakra folytonosan kitakarta előlünk a helioszférát – mondta el Opher; hogy pontosan mennyi ideig, az a felhő méretétől függött.

A  Nap felszíne a Solar Orbiter felvételén
Fotó: ESA

 Ám amint a Föld eltávolodott a hidegfelhőtől, a helioszféra újból körülölelte az összes bolygót, és ez így van egészen napjainkig. Lehetetlen a hidegfelhők Földre gyakorolt pontos hatását visszakövetkeztetni: nem tudhatjuk már meg, csakugyan előidézhettek-e egy jégkorszakot. Az viszont tény – szögezi le Opher –, hogy még jó néhány olyan hidegfelhő található a csillagközi szomszédságunkban, amelyekkel a Nap a születése óta eltelt évmilliárdok során nagy valószínűséggel találkozott.

Ugyanezen okból az is valószínű, hogy a most következő egymillió év során is bekövetkezik egy hasonló találkozó. 

Opher és munkatársai most egészen 7 millió évvel ezelőttig, vagy ha sikerül, annál is régebbre nyúlva próbálják visszakövetni a Nap helyzetét. A Nap és a hidegfelhők múltbeli helyzetének kiszámításához az Európai Űrügynökség Gaia nevű űrmissziója szolgáltatja az adatokat. 

A Gaia űrteleszkóp illusztrációja
Fotó: ESA-European Space Agency - D. Ducros

A Gaia-projektben a galaxisunk eddigi legnagyobb háromdimenziós térképét készítik el, és a segítségével a korábbinál pontosabb becsléseket kapunk a csillagok mozgási sebességére nézve.

„Ez a hidegfelhő része a múltunknak, és ha valami ehhez foghatóan hatalmas dolgon haladtunk át, akkor védtelenné váltunk a csillagközi közeggel szemben” – foglalta össze Opher. Hogy milyen hatással lehetett a Földre a minket így elérő sok hidrogén és radioaktív anyag, az egyelőre tisztázásra vár, és Opher csapata a Buck Egyetemen a NASA által finanszírozott SHIELD (Solar wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-scale Dynamics) tudományos központ tevékenységének keretében pontosan azt próbálja most felderíteni, hogyan befolyásolhatta mindez a behatás a földi sugárzást, légkört és éghajlatot.