Oko dva milijuna godina unatrag, Zemlja je bila mjesto gdje su naši rani ljudski preci živjeli uz sabljozube tigrove, mastodonte i ogromne glodavce. U to vrijeme, Zemlja je bila u dubokom ledenom dobu, s više ledenih doba koja su se smjenjivala sve do prije otprilike 12.000 godina. Znanstvenici teoretiziraju da se ledena doba događaju iz više razloga, uključujući nagib i rotaciju planeta, pomicanje tektonskih ploča, vulkanske erupcije i razine ugljičnog dioksida u atmosferi. No, što ako su te drastične promjene rezultat ne samo Zemljine okoline, već i sunčeve pozicije u galaksiji?

Novo otkriće
U novom radu objavljenom u časopisu Nature Astronomy, istraživači pod vodstvom Sveučilišta u Bostonu pronašli su dokaze da je prije otprilike dva milijuna godina Sunčev sustav naišao na međuzvjezdani oblak toliko gust da je mogao ometati sunčev vjetar. Vjeruju da to pokazuje kako sunčeva pozicija u svemiru može oblikovati Zemljinu povijest više nego što se dosad smatralo.

Cijeli naš Sunčev sustav zaštićen je plazmenim štitom koji dolazi od Sunca, poznatim kao heliosfera. Ona je sastavljena od stalnog toka nabijenih čestica, zvanih sunčev vjetar, koji se proteže daleko iza Plutona, obavijajući planete u onome što NASA naziva "gigantskim mjehurom". Heliosfera nas štiti od zračenja i galaktičkih zraka koje bi mogle promijeniti DNK, a znanstvenici vjeruju da je to jedan od razloga zašto se život na Zemlji razvio na način na koji je. Prema najnovijem radu, hladni oblak je stisnuo heliosferu na takav način da je Zemlju i druge planete u Sunčevom sustavu nakratko smjestio izvan njezinog utjecaja.

Kvantitativno istraživanje
"Ovaj rad prvi put kvantitativno pokazuje da je došlo do susreta između Sunca i nečega izvan Sunčevog sustava što bi moglo utjecati na Zemljinu klimu," kaže Merav Opher, astrofizičarka sa Sveučilišta u Bostonu i glavna autorica rada.

Njezini modeli su doslovno oblikovali naše znanstveno razumijevanje heliosfere i kako je struktura tog mjehura oblikovana sunčevim vjetrom koji se sudara s međuzvjezdanim medijem - prostorom u našoj galaksiji između zvijezda i izvan heliosfere. Njezina teorija je da je heliosfera oblikovana poput napuhnutog kroasana, ideja koja je uzdrmala zajednicu fizičara svemira. Sada, ona baca novo svjetlo na to kako heliosfera, i gdje se Sunce kreće kroz svemir, može utjecati na Zemljinu atmosferu.

"Zvijezde se kreću, a sada ovaj rad pokazuje ne samo da se kreću, već da nailaze na drastične promjene," kaže Opher, profesorica astronomije na Fakultetu umjetnosti i znanosti Sveučilišta u Bostonu i članica Centra za svemirsku fiziku Sveučilišta. Radila je na studiji tijekom jednogodišnje stipendije na Harvard Radcliffe Institutu.

Gledanje unatrag kroz vrijeme
Opher i njezini suradnici su se doslovno osvrnuli unatrag kroz vrijeme, koristeći sofisticirane računalne modele za vizualizaciju gdje je Sunce bilo smješteno prije dva milijuna godina—i, s njim, heliosfera i ostatak Sunčevog sustava. Također su mapirali putanju Lokalnog lanca hladnih oblaka, niza velikih, gustih, vrlo hladnih oblaka uglavnom sastavljenih od vodikovih atoma. Njihove simulacije su pokazale da je jedan od oblaka blizu kraja tog lanca, nazvan Lokalna Risova Hladna Oblaka, mogao sudariti s heliosferom.

Ako se to dogodilo, kaže Opher, Zemlja bi bila potpuno izložena međuzvjezdanom mediju, gdje se plin i prašina miješaju s preostalim atomskim elementima eksplodiranih zvijezda, uključujući željezo i plutonij. Normalno, heliosfera filtrira većinu tih radioaktivnih čestica. No bez zaštite, one lako mogu doći do Zemlje. Prema radu, to se poklapa s geološkim dokazima koji pokazuju povećane izotope 60Fe (željezo 60) i 244Pu (plutonij 244) u oceanu, antarktičkom snijegu i ledenim jezgrama—i na Mjesecu—iz istog vremenskog razdoblja. Vrijeme također odgovara s temperaturnim zapisima koji ukazuju na razdoblje hlađenja.

"Samo rijetko naš kozmički susjedstvo izvan Sunčevog sustava utječe na život na Zemlji," kaže Avi Loeb, direktor Instituta za teoriju i računanje na Harvardu i koautor rada. "Uzbudljivo je otkriti da je naš prolazak kroz guste oblake prije nekoliko milijuna godina mogao izložiti Zemlju mnogo većem protoku kozmičkih zraka i vodikovih atoma. Naši rezultati otvaraju novi prozor u odnos između evolucije života na Zemlji i našeg kozmičkog susjedstva."

Vanjski pritisak iz Lokalnog Risova Hladnog Oblaka mogao je neprestano blokirati heliosferu nekoliko stotina do milijun godina, kaže Opher—ovisno o veličini oblaka. "Ali čim je Zemlja bila udaljena od hladnog oblaka, heliosfera je obuhvatila sve planete, uključujući Zemlju," kaže ona. I tako je danas.

Nemoguće je znati točan učinak koji je hladni oblak imao na Zemlju—poput toga je li mogao potaknuti ledeno doba. No postoje još nekoliko hladnih oblaka u međuzvjezdanom mediju koje je Sunce vjerojatno susrelo u milijardama godina od kada je rođeno, kaže Opher. I vjerojatno će naići na još u sljedećih milijun godina ili tako nešto.

Opher i njezini suradnici sada rade na tome da prate gdje je Sunce bilo prije sedam milijuna godina, pa čak i dalje unatrag. Određivanje položaja Sunca milijunima godina u prošlosti, kao i sustava hladnih oblaka, moguće je s podacima prikupljenim od strane Europske svemirske agencije Gaia misije, koja gradi najveću 3D kartu galaksije i daje neviđen pogled na brzinu kojom zvijezde se kreću.

"Taj oblak je doista bio u našoj prošlosti, i ako smo prošli kroz nešto tako masivno, bili smo izloženi međuzvjezdanom mediju," kaže Opher. Učinak prelaska puta s toliko vodika i radioaktivnog materijala je nejasan, pa Opher i njezin tim u NASA-om financiranom SHIELD (Solar wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-scale Dynamics) DRIVE Znanstvenom centru sada istražuju učinak koji je mogao imati na Zemljino zračenje, kao i na atmosferu i klimu.

"Ovo je tek početak," kaže Opher. Nada se da će ovaj rad otvoriti vrata mnogo više istraživanju kako su Sunčev sustav utjecale vanjske sile u dalekoj prošlosti.

Izvor: Boston University