天文学家发现，经过的恒星改变了地球和其他行星的轨道演化

December2017

5600万年前地球轨道的不确定性说明，这是由于280万年前类似太阳的恒星HD7977可能经过地球。每个点离中心的距离对应于地球轨道的椭圆度，角度对应于指向地球近日点的方向，或离太阳最近的距离。在600，000年中，每1000年对100个不同的模拟（每个模拟都具有独特的颜色）进行采样，以构建此图。每一次模拟都与现代太阳系的条件一致，轨道预测的差异主要是由于轨道混乱和过去与HD 7977的相遇。信用:N. Kaib/PSI。

（）据行星科学研究所（艾伦·菲舍尔）：经过我们太阳系的恒星改变了包括地球在内的行星的长期轨道演变，进而改变了我们的气候。

行星科学研究所的高级科学家内森·a·凯布（Nathan A. Kaib）说:“天体运行过程中的微小偏差——由邻近天体的引力引起——会改变包括地球在内的太阳行星的长期轨道演变。”他是《天体物理学杂志快报》上发表的《路过恒星是古气候和太阳系轨道演变的重要驱动力》一书的主要作者。波尔多天体物理实验室的肖恩·雷蒙德也为这项工作做出了贡献。

“这很重要的一个原因是，地质记录表明，地球轨道偏心率的变化伴随着地球气候的波动。凯布说:“如果我们想最好地寻找古代气候异常的原因，那么了解那些时期地球轨道的样子是很重要的。”

“这种事件的一个例子是5600万年前的古新世-始新世极热时期，当时地球温度上升了5-8摄氏度。已经有人提出，在这次事件中，地球的轨道偏心率非常高，但我们的结果表明，路过的恒星对地球过去轨道演变的详细预测在此时高度不确定，轨道行为的范围可能比以前想象的更广。”

模拟（向后运行）用于预测地球和太阳其他行星过去的轨道演变。与天气预报类似，由于不确定性的指数增长，随着时间的延长，这项技术的准确性会降低。以前，在这些“向后预测”中没有考虑恒星在太阳附近经过的影响。

当太阳和其他恒星围绕银河系中心运行时，它们不可避免地会彼此靠近，有时距离在数万天文单位以内，1天文单位是地球到太阳的距离。这些事件被称为恒星相遇。例如，一颗恒星平均每100万年在距离太阳50，000天文单位的范围内经过，一颗恒星平均每2000万年在距离太阳10，000天文单位的范围内经过。这项研究的模拟包括这些类型的事件，而大多数先前的类似模拟没有。

地球轨道偏心率随时间波动的一个主要原因是，它接收到来自太阳系巨行星（木星、土星、天王星和海王星）的定期扰动。当恒星经过我们的太阳系附近时，它们会扰乱这颗巨行星的轨道，从而改变地球的轨道。因此，巨大的行星是地球和路过的恒星之间的纽带。

凯布说，当模拟包括恒星经过时，我们发现轨道不确定性增长得更快，并且这些反向模拟的预测变得不可靠的时间范围比想象的更近。

这意味着两件事:在地球历史上的过去时代，我们对地球轨道的样子（例如，地球的偏心率或圆形度）的信心过高，而真实的轨道状态未知，经过恒星的影响使轨道演化的机制（特别高或低偏心率的延长时期）成为可能，而过去的模型没有预测到这一点。

“鉴于这些结果，我们还确定了一个已知的近期恒星通道，即发生在280万年前的类太阳恒星HD 7977，它可能足以改变模拟对大约5000万年前地球轨道状况的预测，”凯布说。

然而，HD 7977最近相遇距离的当前观测不确定性很大，从4000天文单位到31000天文单位不等。“对于更大的相遇距离，HD 7977不会对地球的相遇距离产生重大影响。然而，在范围的较小一端附近，它可能会改变我们对地球过去轨道的预测，”凯布说。