Astrophysiker berechnen die Wahrscheinlichkeit, dass die Erde vor 2 Millionen Jahren kalten, rauen interstellaren Wolken ausgesetzt war

Vor etwa zwei Millionen Jahren war die Erde ein ganz anderer Ort: Unsere frühesten menschlichen Vorfahren lebten neben Säbelzahntigern, Mastodonten und riesigen Nagetieren. Und je nachdem, wo sie sich befanden, könnte es kalt sein: Die Erde war in einen Tiefkühlzustand geraten, in dem bis vor etwa 12.000 Jahren mehrere Eiszeiten kamen und gingen.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass Eiszeiten aus verschiedenen Gründen auftreten, darunter der Neigung und Rotation des Planeten, der Veränderung der Plattentektonik, Vulkanausbrüchen und dem Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre des Planeten. Aber was wäre, wenn solche drastischen Veränderungen nicht nur auf die Umwelt auf der Erde, sondern auch auf den Stand der Sonne in der Galaxie zurückzuführen wären?

In einem neuen Artikel veröffentlicht in Natürliche Astronomie, Der Hauptautor und Astrophysiker Merav Opher, Professor für Astronomie an der Boston University und Mitglied des Harvard Radcliffe Institute, fand Beweise dafür, dass das Sonnensystem vor etwa zwei Millionen Jahren auf eine interstellare Wolke traf, die so dicht war, dass sie den Sonnenwind der Sonne hätte stören können . Opher und seine Co-Autoren glauben, dass dies zeigt, dass die Position der Sonne im Weltraum die Erdgeschichte stärker beeinflussen könnte als bisher angenommen.

Unser gesamtes Sonnensystem ist von einem schützenden Plasmaschild umgeben, der von der Sonne ausgeht und als Heliosphäre bekannt ist. Er besteht aus einem konstanten Strom geladener Teilchen, dem sogenannten Sonnenwind, der sich weit über Pluto hinaus erstreckt und die Planeten in etwas einhüllt, das die NASA eine „Riesenblase“ nennt.

Es schützt uns vor Strahlung und galaktischer Strahlung, die die DNA verändern könnte, und Wissenschaftler glauben, dass es einer der Gründe dafür ist, dass sich das Leben auf der Erde so entwickelt hat. Der neuesten Veröffentlichung zufolge komprimierte die kalte Wolke die Heliosphäre derart, dass sie die Erde und die anderen Planeten im Sonnensystem kurzzeitig außerhalb des Einflussbereichs der Heliosphäre brachte.

„Diese Arbeit ist die erste, die quantitativ zeigt, dass es eine Begegnung zwischen der Sonne und etwas außerhalb des Sonnensystems gab, die das Klima der Erde beeinflusst hätte“, sagt Opher, ein Heliosphärenexperte.

Seine Modelle prägten buchstäblich unser wissenschaftliches Verständnis der Heliosphäre und wie die Blase durch den Sonnenwind strukturiert wird, der gegen das interstellare Medium drückt, das den Raum zwischen den Sternen und jenseits der Heliosphäre in unserer Galaxie darstellt. Seine Theorie besagt, dass die Heliosphäre die Form einer aufgeblähten Sichel hat, eine Vorstellung, die die Weltraumphysiker erschütterte.

Heute wirft es ein neues Licht darauf, wie die Heliosphäre und der Stand der Sonne im Weltraum die Atmosphärenchemie der Erde beeinflussen könnten.

„Sterne bewegen sich, und diese Arbeit zeigt nun nicht nur, dass sie sich bewegen, sondern dass sie drastische Veränderungen durchmachen“, sagt Opher. Sie entdeckte diese Studie und begann mit der Arbeit daran während eines einjährigen Stipendiums am Harvard Radcliffe Institute.

Um dieses Phänomen zu untersuchen, reisten Opher und seine Mitarbeiter im Wesentlichen in die Vergangenheit und verwendeten hochentwickelte Computermodelle, um den Stand der Sonne vor zwei Millionen Jahren und damit der Heliosphäre und des restlichen Sonnensystems zu visualisieren. Sie kartierten auch den Weg des Systems Local Ribbon of Cold Clouds, einer Kette großer, dichter, sehr kalter Wolken, die hauptsächlich aus Wasserstoffatomen bestehen.

Ihre Simulationen zeigten, dass eine der Wolken am Ende dieses Bandes, Cold Cloud Local Lynx genannt, mit der Heliosphäre kollidiert sein könnte.

Wenn das passiert wäre, wäre die Erde laut Opher vollständig dem interstellaren Medium ausgesetzt gewesen, in dem sich Gas und Staub mit atomaren Elementen vermischen, die von explodierten Sternen übrig geblieben sind, darunter Eisen und Plutonium.

Normalerweise filtert die Heliosphäre die meisten dieser radioaktiven Partikel. Doch ohne Schutz können sie problemlos die Erde erreichen. Dem Papier zufolge steht dies im Einklang mit geologischen Beweisen, die einen Anstieg belegen ⁶⁰Fe (Eisen 60) und ²⁴⁴Isotope von Pu (Plutonium 244) im Ozean, auf dem Mond, im antarktischen Schnee und in Eisbohrkernen aus derselben Zeit. Die Zeitmessung stimmt auch mit Temperaturaufzeichnungen überein, die auf eine Abkühlungsperiode hinweisen.

„Unsere kosmische Nachbarschaft jenseits des Sonnensystems hat selten Einfluss auf das Leben auf der Erde“, sagt Avi Loeb, Direktor des Institute for Theory and Computation an der Harvard University und Co-Autor der Studie.

„Es ist spannend zu entdecken, dass unser Durchgang durch dichte Wolken vor einigen Millionen Jahren die Erde einem viel größeren Fluss kosmischer Strahlung und Wasserstoffatomen hätte aussetzen können. Unsere Ergebnisse öffnen ein neues Fenster zur Beziehung zwischen der Entwicklung des Lebens auf der Erde und.“ unsere kosmische Nachbarschaft.

Der äußere Druck von Cold Clouds lokalem Lynx könnte die Heliosphäre je nach Größe der Wolke mehrere hundert Jahre oder sogar eine Million Jahre lang ununterbrochen blockiert haben, sagte Opher. „Aber sobald sich die Erde von der kalten Wolke entfernte, verschluckte die Heliosphäre alle Planeten, einschließlich der Erde“, erklärt sie. Und so ist es heute.

Es ist unmöglich, die genauen Auswirkungen der kalten Wolken auf die Erde zu wissen, beispielsweise ob sie eine Eiszeit ausgelöst haben könnten. Aber es gibt noch ein paar andere kalte Wolken im interstellaren Medium, denen die Sonne in den Milliarden Jahren seit ihrer Geburt wahrscheinlich begegnet ist, sagt Opher. Und das wird wahrscheinlich in etwa einer Million Jahren noch häufiger passieren.

Opher und seine Mitarbeiter arbeiten nun daran, herauszufinden, wo sich die Sonne vor sieben Millionen Jahren und noch weiter zurück befand. Dank der Daten der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation, die die größte 3D-Karte der Galaxie erstellt und einen beispiellosen Einblick in die Funktionsweise liefert, ist es möglich, den Standort der Sonne vor Millionen von Jahren sowie des kalten Wolkensystems zu bestimmen schnell bewegen sich die Sterne.

„Diese Wolke befand sich tatsächlich in unserer Vergangenheit, und wenn wir etwas so Massives durchquerten, waren wir dem interstellaren Medium ausgesetzt“, erklärt Opher. Die Auswirkungen der Kreuzung mit so viel Wasserstoff und radioaktivem Material sind unklar, daher untersuchen Opher und sein Team am DRIVE SHIELD (Solar Wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-Scale Dynamics) Science Center BU nun die Auswirkungen, die dies auf die Erde gehabt haben könnte . Strahlung sowie Atmosphäre und Klima.

„Das ist erst der Anfang“, sagt Opher. Sie hofft, dass dieser Artikel die Tür zu einer viel tiefergehenden Erforschung öffnen wird, wie das Sonnensystem in der tiefen Vergangenheit durch äußere Kräfte beeinflusst wurde und wie diese Kräfte wiederum das Leben auf unserem Planeten prägten.

Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung der Boston University erneut veröffentlicht. Lesen Sie hier die Originalgeschichte.