Орбитальные изменения Земли влияли на климат и формы жизни как минимум 215 миллионов лет

Учёные, пробурившие глубокие скважины в древних породах пустыни Аризоны, задокументировали постепенный сдвиг орбиты Земли, который регулярно повторяется каждые 405 000 лет и играет роль в естественных климатических колебаниях. Астрофизики давно предполагали существование этого цикла на основе расчётов небесной механики, но авторы нового исследования представили первые верифицируемые физические доказательства. Они показали, что цикл оставался стабильным на протяжении сотен миллионов лет, с эпохи до появления динозавров, и активен до сих пор. Исследование может иметь значение не только для климатологии, но и для понимания эволюции жизни на Земле и Солнечной системы. Работа опубликована на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Доказательства были получены из кернов горных пород длиной 1500 футов, пробурённых в 2013 году в скалистом холме национального парка «Окаменелый лес» в Аризоне, а также из более ранних глубоких кернов из пригородов Нью-Йорка и Нью-Джерси. Аризонские породы сформировались в позднем триасе, 209–215 миллионов лет назад. Учёные точно определили их возраст, проанализировав прослои вулканического пепла с радиоизотопами, и обнаружили в осадках повторяющиеся инверсии магнитного поля планеты. Сравнив эти данные с кернами из Нью-Йорка и Нью-Джерси, которые содержат признаки чередования влажных и сухих периодов, команда показала, что оба участка формировались одновременно и что 405 000-летний цикл действительно оказывает «главный» контроль над климатическими колебаниями.

Планетарные движения, вызывающие климатические колебания, известны как циклы Миланковича. Они включают 100 000-летний цикл изменения эксцентриситета орбиты, 41 000-летний цикл изменения наклона земной оси и 21 000-летний цикл, вызванный её прецессией. Вместе эти сдвиги меняют распределение солнечной энергии, достигающей Северного полушария, и влияют на климат. Новое исследование подтверждает, что более длинный 405 000-летний цикл, обусловленный гравитационным взаимодействием с Венерой и Юпитером, стабилен и модулирует эффекты более коротких циклов.

Ведущий автор Деннис Кент отмечает, что каждые 405 000 лет, когда эксцентриситет орбиты максимален, сезонные контрасты усиливаются. В позднем триасе это проявлялось в резкой смене влажных и засушливых периодов. Сейчас Земля находится в фазе почти круговой орбиты в рамках этого цикла. По словам Кента, его прямое влияние на современный климат малозаметно на фоне таких факторов, как выбросы CO₂. Однако понимание этого стабильного «метронома» помогает исследователям расшифровать климатические закономерности далёкого прошлого, включая условия, в которых происходила ранняя эволюция динозавров.