強力證據表明一個更大週期間接控制地球氣候,起因金星、木星引力拉扯地球軌道

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 10 日 19:32 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly

科學家終於找到一個強力的物理證據證明「米蘭科維奇循環(Milankovitch cycle)」假說,即地球公轉軌道受到金星、木星兩邊引力拉拔而發生令人驚嘆的規律變化,每 40.5 萬年循環一次。換句話說,根據該理論,地球現在正處於趨暖高峰期,等數千年後又會再度冷卻並邁入冰河時期。



科學家現在可以非常精確地將地球氣候波動、環境變遷、恐龍時代、哺乳動物時代、各種化石與 40.5 萬年週期聯繫起來,比如為何恐龍在三疊紀晚期(Late Triassic)的地理活動範圍有限、沒有進一步擴散支配地表。

米蘭科維奇循環(Milankovitch cycle)是由塞爾維亞地球物理學家兼天文學家米盧廷·米蘭科維奇描述地球氣候整體運動時所提出的理論:

一、地球自轉軸「搖一圈」的進動(註)週期(如下圖)約 26,000 年。當自轉軸方向在軌道的近日點朝向太陽時,一邊半球季節變化較劇烈,另一半球季節變化較溫和,在近日點時正逢夏季的半球,接收到的太陽輻射會相對增加、冬季也會相對較寒冷,而另一個半球則會有較溫暖的冬季與較涼爽的夏季。

(Source:wikipedia

二、地球的橢圓軌道會隨著時間而改變(拱線進動,如下圖),週期約 21,000 年。

(Source:wikipedia

三、地球自轉軸與軌道平面間的轉軸傾角(也稱為傾角或軸交角)每 41,000 年會在 22.1°~ 24.5° 之間緩慢變動,目前轉軸傾角約 23.44 度且還在持續減少當中,此運動稱為章動。

上述這些週期都會直接影響地球長期氣候,但假說懷疑還有另一個時間尺度更大的軌道離心率週期,受地球與太陽系其他行星間複雜的引力作用影響,也就是每 40.5 萬年,地球公轉軌道會在「近乎圓形→橢圓形→近乎圓形」之間變化。現在,由羅格斯大學古地磁學家 Dennis Kent 領導的團隊第一次找到物理證據證明這項理論。

研究人員從亞利桑那州化石森林國家公園(Petrified Forest National Park)和紐澤西州古老河床 2 個地點各自採集一塊直徑 2.5 英吋、長 1,500 英尺(457.2 公尺)的深層岩芯樣本,前者記錄了火山爆發灰燼層的放射性同位素和反覆逆轉的地球磁場,後者記錄了氣候數十萬年來的週期性變化(乾濕交替),就像一個跨越千萬年時間尺度的時鐘。

(Source:哥倫比亞大學

分析表明,地球公轉軌道變化週期已經「間接影響」地球氣候至少 2.15 億年,Dennis Kent 說,這個大週期不會直接影響地球氣候,但會控制(增強或削弱)上述幾個米蘭科維奇循環週期的威力,當軌道離心率達到峰值時,會導致地球季節變化在某段時間內會更加極端,如夏季更熱、冬季更冷、雨季更潮濕、乾季更旱燥,而當週期來到峰值處,熱帶地區可能會出現更多降雨現象。是的,目前我們的地球正處於週期變化中間。

Dennis Kent 指出,根據米蘭科維奇的理論,我們現在應該正處於最後一個冰河期後,為期 2 萬多年的氣候暖化高峰期;地球最終可能會在數千年後再度冷卻,再次進入冰河時期。這項研究已發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)。

註:進動(precession)是自轉物體的自轉軸又繞著另一軸旋轉的現象,也可稱作旋進,在天文學上稱為「歲差現象」。

(首圖來源:pixabay