Sterne waren in der Vergangenheit für die Veränderung der Erdumlaufbahn und des Klimas verantwortlich
Eine Studie zeigt, dass Sterne, die sich in der Vergangenheit unserem Sonnensystem genähert haben, Veränderungen in der Erdumlaufbahn und im Klima verursacht haben könnten.
Die Umlaufbahn der Erde wird sowohl von der Sonne als auch von den massereicheren Planeten wie Jupiter und Saturn gravitativ beeinflusst. Dies führt dazu, dass sich die Exzentrizität der Umlaufbahn über einen Zeitraum von 100.000 Jahren ändert, was einen der drei Milanković-Zyklen darstellt. Diese Zyklen bestimmen, wie die Bewegungen der Erde das Klima aufgrund der Menge an Sonnenlicht, die sie erhält, beeinflussen.
Heute wissen wir, dass die Milanković-Zyklen allein die gegenwärtigen Klimaveränderungen nicht erklären können, denn sie haben einen menschlichen Faktor. In der Vergangenheit, noch bevor der Mensch auf der Erde lebte, waren die Zyklen die wichtigsten Faktoren, die das Klima auf unserem Planeten beeinflussten. Darüber hinaus hat die Erdumlaufbahn unter der Anziehungskraft von Objekten außerhalb des Sonnensystems gelitten
Ein Forscherpaar hat in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht, wie Sterne, die nahe am Sonnensystem vorbeizogen, in der Vergangenheit die Umlaufbahn und das Klima der Erde verändert haben könnten. Die Idee ist, dass die Summe mehrerer gravitativer Begegnungen mit Sternen die Dynamik des Sonnensystems und die Bewegungen der Erde beeinflusst haben.
Milanković-Zyklen
Die Milanković-Zyklen werden mit drei Bewegungen des Planeten Erde in Verbindung gebracht. Dabei handelt es sich um die Veränderungen der Form der Erdumlaufbahn, die Neigung der Erdachse im Verhältnis zur Bahnebene und die Kreisbewegung der Rotationsachse. Jede dieser Bewegungen benötigt unterschiedlich viel Zeit, um einen Zyklus zu vollenden.
Diese Komponenten zusammen beeinflussen, wie viel Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht, je nach der Position der Erde im Verhältnis zur Sonne. Diese Zyklen sind wichtig, um das Klima der Erde während ihrer Entwicklung zu untersuchen. Sie werden oft mit Perioden in Verbindung gebracht, die im Volksmund als "Eiszeiten" bezeichnet werden.
Wie verursacht die Erdumlaufbahn die Jahreszeiten?
Viele Menschen haben die Vorstellung, dass die Form der Erdumlaufbahn die Jahreszeiten, wie wir sie kennen, verursacht, aber diese Vorstellung ist falsch. Die Erdumlaufbahn ist praktisch kreisförmig und weist nur eine geringe Exzentrizität auf, sodass die Lichtmenge unabhängig von der Position der Erde gleich ist. Die Strahlungsmenge variiert jedoch von Hemisphäre zu Hemisphäre, je nach Position der Erde.
Da die Neigungsachse ein Jahr lang gleich bleibt, variiert die Hemisphäre, die das meiste Sonnenlicht erhält: Dezember bis März ist es die südliche Hemisphäre, während es Juni bis September die nördliche Hemisphäre ist. Die Jahreszeiten hängen von der Position der Erde in ihrer Umlaufbahn ab, und nicht von ihrer Exzentrizität.
Die Vergangenheit simulieren
Um zu verstehen, wie sich das Klima der Erde im Laufe ihrer Geschichte verändert hat, sind komplexe Computersimulationen erforderlich. Diese Simulationen nutzen bekannte Eigenschaften wie die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Milanković-Zyklen. Die Idee ist, die Vergangenheit zu simulieren und zu sehen, ob der Verlauf und die Klimamuster mit dem übereinstimmen, was wir heute sehen.
Aber genau wie meteorologische Simulationen haben sie eine begrenzte Reichweite, da kleine Störungen das Ergebnis drastisch beeinflussen können. Viele der Simulationen, die die Erdumlaufbahn erzeugen, haben eine weitere Einschränkung, nämlich dass sie das Sonnensystem isoliert von der Galaxis betrachten. In Wirklichkeit können Sterne die Dynamik der Planeten stören.
Begegnungen mit Sternen
Ein Forscherpaar hat die beiden Ideen zusammengebracht, um realistischere Simulationen der Vergangenheit der Erde zu erhalten. In den Simulationen verwendeten sie Gleichungen zur Planetendynamik, um die Position der Erde und die Form ihrer Umlaufbahn vorherzusagen. Die große Errungenschaft war, dass die Simulationen zum ersten Mal die Wechselwirkungen mit nahen Sternen berücksichtigten.
Die Gruppe fand heraus, dass Sterne einen Einfluss auf die Form der Erdumlaufbahn gehabt haben könnten. Sie verwendeten Daten des Sterns HD 7977, der vor 2,8 Millionen Jahren nah am Sonnensystem vorbeizog. Bei der Analyse der Auswirkungen dieser Begegnung stellten die Forscher fest, dass sie in die Zeit des Paläozän-Eozän-Thermalmaximums fällt. Klimatologen analysieren die Auswirkungen des Einflusses von HD 7977 in dieser Zeit.
Es erklärt nicht den heutigen Klimawandel
Es ist wichtig festzuhalten, dass diese Wechselwirkungen das Klima der Erde auch über einen langen Zeitraum hinweg beeinträchtigt haben. Heute wissen wir, dass die aktuellen Klimaveränderungen nicht mit ihnen in Verbindung stehen. Das liegt zum Teil daran, dass die letzte Wechselwirkung vor 2,8 Millionen Jahren stattfand und die nächste in ein paar Millionen Jahren stattfinden wird.