Solsystemet passage genom ett interstellärt moln för 2 miljoner år sedan förändrade allt.

 

För cirka två miljoner år sedan var jorden en plats där våra mänskliga förfäder levde sida vid sida med sabeltandade tigrar, mastodonter och enorma gnagare. Det var en kallare tid klimatmässigt än nu. Detta då Jorden hade fallit in i en djupfrysningsperiod, med flera istider som kom och gick något som upprepades i intervaller fram till för cirka 12 000 år sedan. Forskare har teorier om att istider uppstår av skilda anledningar, ex planeters förändrade  lutning och rotation, plattektonik, vulkanutbrott med medföljande förändrade koldioxidnivåer i atmosfären.

I en ny artikel publicerad i Nature Astronomy visar forskare under ledning från BU (Boston university) nya bevis för att solsystemet för cirka två miljoner år sedan stötte på ett interstellärt moln som var så kraftigt att det troligen störde solvinden. En händelse som visar att solvindens position i rymden kan forma jordens historia mer än vad man tidigare trott.

Hela vårt solsystem är insvept i en skyddande plasmasköld (heliosfären)som utgår från solen. Den består av ett konstant flöde av laddade partiklar (solvinden) och sträcker sig långt förbi Pluto och sveper in planeterna i vad NASA kallar en "gigantisk bubbla". Det skyddar oss från strålning som kan förändra DNA och anses vara en del av anledningen till att livet utvecklats på jorden som det gjorde.

– Den här artikeln är den första som kvantitativt visar att det fanns ett möte mellan solen och något utanför solsystemet som ska ha påverkat jordens klimat, beskriver rymdfysikern Merav Opher, expert på heliosfären och huvudförfattare till artikeln. Opher och hennes medarbetare såg i huvudsak bakåt i tiden och använde sofistikerade datormodeller för att visualisera var solen befann sig två miljoner år tillbaka i tiden – och med den heliosfären och resten av solsystemet. De kartlade också vägen för Local Ribbon of Cold Clouds-systemet, en rad stora, täta, mycket kalla moln som mestadels består av väteatomer. Deras datasimuleringar visade att ett av molnen nära slutet av denna tid med namnet Local Lynx of Cold Cloud kan ha kolliderat med heliosfären.

Om det har hänt, beskriver Opher att jorden då varit helt exponerad för det interstellära mediet, där gas och stoft blandas med de överblivna atomelementen från exploderade stjärnor, inklusive järn och plutonium. Normalt filtrerar heliosfären bort det mesta av dessa radioaktiva partiklar. Men utan skydd kan de lätt nå jorden.

Enligt artikeln stämmer detta överens med geologiska bevis som visar ökade isotoper av 60Fe (järn 60) och 244Pu (plutonium 244) i havet, snö och iskärnor i Antarktis – och även på månen – från denna tidsperiod. Tidpunkten stämmer också överens med temperaturrekord som indikerar en avkylningsperiod.

"Det är sällan som vårt kosmiska grannskap bortom solsystemet påverkar livet på jorden", beskriver Avi Loeb, chef för Harvard Universitys Institute for Theory and Computation och medförfattare till artikeln. – Det är spännande att upptäcka att jordens passage genom täta moln för några miljoner år sedan kan ha utsatt jorden för ett mycket stort flöde av kosmisk strålning och väteatomer.

- Våra resultat öppnar ett nytt fönster till förhållandet mellan livets utveckling på jorden och vårt kosmiska grannskap. Det är omöjligt att veta exakt vilken effekt det molnet hade på jorden – som ex om det kunde ha utlöst en istid. Men det finns ett par andra  moln i det interstellära mediet som solen sannolikt har stött på under de miljarder år som gått sedan solen kom till, beskriver Ofer. Jorden kommer förmodligen även att hamna i fler interstellära moln i framtiden.

Opher och hennes medarbetare arbetar nu vidare med att spåra var solen befann sig för sju miljoner år sedan och ännu längre tillbaka. Att fastställa solens position miljontals år tillbaka i tiden är möjligt med data som samlats in genom Europeiska rymdorganisationens Gaia-uppdrag, som byggt den största 3D-kartan över Vintergatan som gjorts och ger en aldrig tidigare skådad titt på stjärnornas utveckling över tid. 

"Det här molnet tillhör vårt förflutna och då vi for igenom något så massivt utsattes vi för det interstellära mediet", beskriver Ofer. Effekten av att korsa dess väg för Jorden med så mycket väte och radioaktivt material är oklar. Opher och hennes team vid BU:s NASA-finansierade SHIELD (Solar wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-scale Dynamics) DRIVE Science Center undersöker nu genom skilda datasimuleringar vilken effekt denna strålning kan ha haft på jordens atmosfär och klimat.

Bild https://www.bu.edu  Under en kort tidsperiod för miljontals år sedan kan jorden ha varit utan solens skyddande plasmasköld, (heliosfär) som här avbildas som den mörkgrå bubblan över bakgrunden av den interstellära rymden. Enligt ny forskning kan detta ha utsatt jorden för höga strålningsnivåer av radioaktivitet och påverkat klimatet. Foto med tillstånd av Opher, et al., Nature Astronomy

Minst en gång svepte en stjärna förbi och ändrade jordens bana

 

"En mindre avvikelse i en himlakropps bana orsakad av gravitation från ett närliggande objekt som en passerande stjärna förändrar den långsiktiga omloppsutvecklingen för en sols planeter, inklusive jorden", beskriver Nathan A. Kaib, Senior Scientist vid Planetary Science Institute och huvudförfattare till en ny artikel med namnet  "Passing Stars as an Important Driver of Paleoclimate and the Solar System's Orbital Evolution" publicerad i Astrophysical Journal Letters. Utöver Kaib bidrog Sean Raymond vid Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux till artikeln.

– Ett exempel på en passage är det paleocen-eocena termiska maximumet för 56 miljoner år sedan, då jordens temperatur steg 5-8 grader Celsius. Det har föreslagits att jordens banexcentricitet var anmärkningsvärt hög under denna händelse. Men i studien visas att historiskt förbipasserande stjärnor istället  är viktigare än man tidigare trott för en förändring av en planets bana.

Simuleringar (baklänges i tiden) används för att förutsäga den tidiga omloppsutvecklingen för jorden och övriga planeter. I likhet med väderprognoser blir den här tekniken mindre exakt när den utökas till längre tid fram eller bak på grund av den exponentiella tillväxten av osäkerheter. Tidigare har man inte tagit hänsyn till effekten av stjärnor som passerar nära solen i dessa "baklängesprognoser".

När solen och andra stjärnor kretsar runt Vintergatans centrum kan de passera nära varandra, ibland inom tiotusentals ae, (1 au är avståndet från jorden till solen). Dessa händelser kallas stjärnmöten. Till exempel passerar en stjärna inom 50 000 au från solen en gång var 1 miljon år i genomsnitt och en stjärna passerar inom 10 000 au från solen var 20 miljoner år i genomsnitt.

En viktig anledning till att jordens excentricitet i sin omloppsbana fluktuerar över tid är att den regelbundet störs av Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus gravitation. När däremot stjärnor passerar nära vårt solsystem stör de jätteplaneternas banor vilket i sin tur stör  och förändrar jordens omloppsbana.

"Med tanke på dessa resultat har vi också identifierat en känd relativt ny stjärnpassage. Den solliknande stjärnan HD 7977 kom i närheten av vårt solsystem för 2,8 miljoner år sedan och händelsen var  potentiellt tillräckligt kraftfull för att ändra simuleringarnas förutsägelser om hur jordens omloppsbana såg ut för cirka 50 miljoner år sedan", beskriver Kaib.

Den nuvarande observationsosäkerheten för HD 7977:s näravstånd då är dock stor, från 4 000 aa till 31 000 ae. "På större mötesavstånd skulle HD 7977 inte haft någon betydande inverkan på jorden. Nära den mindre änden av intervallet skulle händelsen sannolikt förändrat jordens tidigare omloppsbana, beskriver Kaib.  Om så skedde är svårt att veta.

Besök youtube  och  se en video om hur stjärnan HD 7977 kan ha ändrat jordens omloppsbana

Bild https://www.psi.edu/ citerat Illustration of the uncertainty of Earth's orbit 56 million years ago due to a potential past passage of the Sun-like star HD7977 2.8 million years ago. Each point's distance from the center corresponds to the degree of ellipticity of Earth's orbit, and the angle corresponds to the direction pointing to Earth's perihelion, or closest approach distance to the Sun. 100 different simulations (each with a unique color) are sampled every 1,000 years for 600,000 years to construct this figure. Every simulation is consistent with the modern Solar System's conditions, and the differences in orbital predictions are primarily due to orbital chaos and the past encounter with HD 7977. Credit: N. Kaib/PSI. slut citat.

Många såg Merkurius passage framför solen den 9 maj. Lite info om Merkurius.

Merkurius är den närmsta planeten i förhållande till solen utanför dennas bana kommer Venus och sedan Jorden.

Merkurius snurrar inte runt sin egen axel likt Venus eller Jorden utan vänder r samma sida till solen och från denna.

Innebärande att solsidan är stekhet och baksidan iskall. Ytan är likt vår måne full av kratrar. Troligen har solens dragningskraft av asteroider genom årmiljonerna fått många av dessa att krascha på Merkurius på dess väg in i mot solen.

Planeten är den enda förutom Venus som inte har en egen måne. Säkert har avståndet till solen en betydelse för detta. Första planeten med en egen måne räknat från solen är Jorden vilken har en måne. Därefter ökar antalet månar för varje planet vi kommer utanför Jorden.  Vi vet även att dvärgplaneter som Pluto har egna månar. I Plutos fall fem stycken. Störst antal månar har Jupiter med 63 stycken tätt följd av Saturnus med 62 månar.

Merkurius passage över solen kan läsas om här.