太陽與「太陽系外之物」的邂逅:或使地球劇烈降溫
一項新研究指出,太陽在星系中的執行,有可能帶領我們穿越對地球氣候產生影響的太空區域。根據該研究,太陽系可能曾穿過一片極其稠密的星際雲,這片星際雲或許幹擾了太陽風的流動,進而使行星降溫。
在某種程度上,太陽圈保護著太陽系,使其免受星際介質(ISM)的影響。美國國家航空暨太空總署(NASA)解釋道:「太陽持續發射出帶電粒子流,稱為太陽風。這些粒子流最終會越過所有行星,抵達距離冥王星約三倍遠的地方,才會受到星際介質的阻擋。這在太陽及其行星周圍形成了一個巨大的泡泡,稱為太陽圈。」
目前,太陽系位於一個寬達1000光年的「本地泡泡」,也就是「本地星際雲」(LIC)之中。這個「泡泡」的密度比典型的星際空間低得多,每立方公分只有0.001個粒子,而典型的星際空間每立方公分有0.1個原子。在未來數千年內,太陽系將離開這個稀疏的太空區域,再次進入星際介質。
研究團隊透過研究太陽系的軌跡,並繪製「本地冷雲帶」的地圖,發現太陽系過去可能曾穿越過更稠密的區域。研究團隊在論文中解釋:「在過去數百萬年間太陽穿越的星際介質中,存在著寒冷、緻密的雲團,這些雲團可能對太陽圈產生了巨大影響。我們探討了一種情況,即數百萬年前太陽系穿過了一片冷氣雲。」
儘管有關穿越這些區域所產生影響的研究,比本地泡泡中的原子還要稀少,但研究團隊認為,這可能會使太陽圈收縮,進而影響地球的氣候。太陽圈具有保護作用,當它收縮時,這些較稠密區域中的一些物質可能會抵達地球。
研究團隊寫道:「與密度超過每立方公分1000個粒子的冷雲相遇,會產生大量的中性氫,這將改變地球大氣層的化學成分。很少有研究從與緻密巨分子雲相遇的角度,定量研究這種相遇對氣候的影響。一些人認為,如此高的密度會消耗中層大氣(50 - 100公里,即31 - 62英里)中的臭氧,最終使地球降溫。」
研究團隊表示,在冰芯、海洋、南極積雪和月球樣本中發現的鐵60(60Fe)和鈽244(244Pu)同位素含量增加的地質證據,可能是200萬年前我們穿越「本地天貓座冷雲」時,這些粒子抵達地球的證據。這些同位素是由超新星和中子星合併噴射出來的,然後被星際塵埃捕獲。過去,地質記錄中的這些同位素被解釋為是由附近的超新星發射出來的,但目前的研究團隊認為,用雲團中捕獲的粒子來解釋可能更合理。因為附近的超新星會使太陽圈收縮到1天文單位(地球與太陽之間的距離),而更遠的超新星則不會在地球上沉積足夠的鐵60。
波士頓大學的太空物理學家梅拉夫・奧弗在一份宣告中表示:「這篇論文首次定量顯示,太陽與太陽系外的某物相遇,可能影響了地球的氣候。」她隨後補充道:「但一旦地球離開冷雲,太陽圈就會重新包裹所有行星,包括地球。」
研究團隊指出,太陽圈的收縮可能持續了數百年到一百萬年,而且在大約一百萬年內,我們很可能會再次遇到使太陽圈收縮的雲團。儘管這一發現很有趣,但仍有許多未知之處有待探索。研究團隊寫道:「應該使用現代大氣模型重新審視這項研究。有人認為,當時的氣候變化可能影響了人類的進化。假設是,我們智人這個物種的出現,是為了適應氣候變化。隨著太陽圈的收縮,地球直接暴露在星際介質中。」這篇論文已發表在《自然天文學》期刊上。