大约200万年前,我们的人类祖先与乳齿象、剑齿虎和巨型树懒等动物共同生活在地球上。在那个时候,生存绝非易事。在大约12000年前结束的很长一段时间里,我们的星球经历了一系列严酷的冰河时代,全球气温波动,海平面随着冰川融化和重新冻结而上升和下降,动植物从两极向温暖的赤道转移。
这个动荡时代背后的原因已经争论了多年。科学家们考虑了火山爆发、大气中二氧化碳含量的变化、地球倾斜和不稳定的板块构造。现在,本周发表在《自然天文学》杂志上的一项研究提出了另一个宇宙尺度的假设:我们的整个银河系都穿过了一个巨大的星际尘埃和气体云。
通常情况下,地球和太阳系的所有行星都被一个由太阳等离子体组成的巨大气泡所包裹,这个气泡被称为日球层。在这个可能是羊角面包形状的区域内,太阳的带电粒子,即太阳风,保护行星免受银河系辐射和外太空极端天气的影响。
但在200万到300万年前,研究人员推测,星际云压缩了日球层,暂时使包括地球在内的太阳系的大部分地区变得脆弱。
波士顿大学的空间物理学家、该论文的主要作者Merav Opher在一份声明中说:“这篇论文首次定量地表明,太阳和太阳系外的某种东西之间的相遇会影响地球的气候。”
欧弗和她的团队根据欧洲航天局盖亚卫星收集的数据建立并分析了一系列模型,盖亚卫星是“十亿恒星测量员”,它创建了一个包含银河系内外超过10亿颗恒星的3D地图。
天文学家发现,大约在260万年前开始的更新世时期,银河系可能与局部冷云带(一个主要由氢原子组成的冷而致密的云系统)相遇。特别是穿过山猫星座的一片云,可能会使日球层失去平衡。根据他们的模型,它的范围将缩小到0.22天文单位,或者仅仅是地球和太阳之间距离的五分之一,使我们的星球处于恒星的保护层之外。
如果没有太阳风的庇护作用,星际铁和钚就会撞击地球。地质证据支持这一观点:在地球的海洋、南极的雪和月球样本中发现了这些元素的同位素样本——钚-244和铁-60。这些同位素可以追溯到同一时代,大约在170万到320万年前。
云层可能压缩了日球层,尽管研究人员不确定它是否会导致冰河时代。但不管怎样,它的影响都是暂时的。
奥弗在声明中说:“一旦地球离开冷云,日球层就吞没了包括地球在内的所有行星。”
至于下一步,研究小组希望能模拟出大约700万年前太阳在天空中所处的确切位置,当时其他研究发现了与星际云相关的钚和铁同位素的另一个峰值。他们还希望分析大约更新世的额外大气和气候数据。
“理解这一点有助于我们了解星际介质对过去地球上生命的影响,”密歇根大学的天文学家莎拉·斯皮策(Sarah Spitzer)告诉《新科学家》杂志的詹姆斯·伍德福德(James Woodford),她没有参与这项研究。“但它也有助于我们更好地了解目前日光层对地球上生命的影响,如果地球在未来再次暴露于星际介质中可能会发生什么,以及什么时候可能发生。”