Bolygópályák nyomai a Föld geológiai rétegeiben

4707

Ha felütünk egy csillagászati kézikönyvet, vagy éppen az Internetet, a Naprendszer bolygóinak keringési idejét akár másodperces, pályasugaraikat, pályájuk lapultságát pedig akár néhány ezer kilométeres pontossággal megtudhatjuk. Ilyen precíz értékek birtokában hajlamosak lehetünk azt gondolni, hogy ezek a pályaelemek örök érvényűek, változatlanok. Nos, ez távolról sincs így. A Naprendszer tagjait a Nap és az égitest között fellépő gravitációs kölcsönhatás tartja a pályájukon. De mivel a gravitáció az egyes bolygók között is hat, így azok keringési ciklusonként csak kis mértékben ugyan, de megzavarják, módosítják egymás mozgását. Ezek a kicsiny perturbációk az idő múlásával összegződnek, és jelentős mértékűre duzzadnak.

Ha a gravitáció pontosan úgy hat, ahogyan Albert Einstein általános relativitáselmélete leírja, továbbá ha pontosan ismernénk az összes Naprendszerbeli égitest pillanatnyi állapotát, akkor ebből akár a jövőre, akár a múltra nézve tetszőleges időpontra kiszámíthatnánk a rendszer pillanatnyi konfigurációját. Az égitestek pillanatnyi helyének és sebességének megismerésében azonban korlátoz bennünket a mérési technika. De ha ez a korlát nem is volna, az abszolút pontosság elérésének elvi, fizikai korlátai is vannak. Mindezek miatt a Naprendszer nagybolygóinak mozgását még a legaprólékosabb matematikai számításokkal sem vagyunk képesek nagyjából 60 millió évnél tovább követni sem a jövőbe, sem a múltba. A kiindulási helyzetben fennálló mérési pontatlanság ilyen időtávon túl már elfogadhatatlanul nagy bizonytalanságot eredményez a végállapotban. Ez nem más, mint a fizikai értelemben vett káosz. 60 millió év pedig szempillantás csupán a Naprendszer 4,6 milliárd éves korához viszonyítva.

Manapság az emberiség által okozott klímaváltozás problémája kapcsán sokat hallhatunk arról, hogy a Föld éghajlata földtörténeti időskálán nagy változásokon esett át. Ezeknek a változásoknak a hajtóereje a Nap besugárzásának a változása. A besugárzás mértéke pedig a Föld Nap körüli pályájának közepes sugarától, pályalapultságától és a Föld forgástengelyének hajlásszögétől függ, melyek mind változnak. Az éghajlat múltbéli alakulását ismerjük a Föld üledékes geológiai rétegeinek vizsgálataiból.

Paul Olsen geológus az arizonai Petrified Forest nemzeti parkban. Az itteni 200 millió éves kőzetrétegek tanulmányozásából a kutatók következtetni tudnak a Naprendszer bolygópályáinak olyan távoli múltbéli alakulására, amire fizikai modellezéssel már nem vagyunk képesek. Forrás: Kevin Krajick/Earth Institute, Columbia University.

Kapcsolat áll tehát fenn a Naprendszer bolygópályáinak múltbéli alakulása és a földi üledékes rétegek tulajdonságai között – igaz, ez a kapcsolat rendkívül bonyolult. Magáról az összefüggés meglétéről persze régóta tudunk. Ám a kapcsolat összetettségét most egy, a Columbia Egyetemen dolgozó Paul Olsen geológus és planetológus által vezetett kutatócsoportnak olyan mélységben sikerült feltárnia, hogy annak révén egyes bolygók pályáinak változásaira akár 200 millió évre visszamenőleg is következtethetünk. Ezzel jelentősen kibővült az eddig elérhető 60 millió éves időtartomány.

A kutatók módszerének lényege, hogy számos különböző időtartamú ciklikus időbeli változást azonosítottak ősi tavak üledékes rétegeinek azon tulajdonságaiban, amelyek a klíma száraz, illetve nedves voltának nyomait őrzik. Nagyon fontos a rétegek korának pontos meghatározása is. A Föld több táján elvégzett fúrások magmintái a már korábban is ismert 20 ezer, 100 ezer és 400 ezer éves viszonylag stabil ciklusok mellett egy olyan változó hosszúságú ciklus létét is feltárták, amely jelenleg 2,4 millió éves, ám 200 millió éve még csak 1,75 millió évig tartott. Ezt a ciklust a kutatók a Mars és Föld gravitációs táncára vezetik vissza.

Olsen komoly perspektívát lát a módszer pontosításában és alkalmazásában. További rétegsorok feltárása révén a Föld, illetve a vele kölcsönhatásban álló bolygók pályaváltozásainak további aspektusai is vizsgálhatóak lesznek, és az időtáv is bővíthető még. Azon túlmenően, hogy ezek a vizsgálatok az exobolygók lakhatóságának, valamint az esetleges múltbéli marsi életnek a kutatásával is kapcsolatba hozhatóak, még akár a sötét anyag Tejútrendszerbeli eloszlásának kutatásában is kapóra jöhetnek.

Forrás: Phys.org

Hozzászólás

hozzászólás