200万年前，太阳系遇到了密集的星际云，这可能通过压缩日球层，使地球暴露在高水平的宇宙辐射和银河射线中，对地球的气候产生了重大影响。(艺术家的概念。)来源:SciTechDaily.com
新的天体物理学研究强调了200万年前一个重大的宇宙事件，当时太阳系穿过了一个密集的星际云。地质记录中发现的同位素增加，可能会使地球暴露在增强的宇宙辐射中，从而改变地球的气候。
大约两百万年前的地球是一个非常不同的地方，我们早期的人类祖先与剑齿虎、乳齿象和大型啮齿动物生活在一起。而且，根据它们所处的位置，它们可能很冷:地球陷入了深度冻结，直到大约12000年前才经历了多次冰河时代。科学家们认为，冰河时代的发生有很多原因，包括地球的倾斜和旋转、板块构造的移动、火山爆发和大气中的二氧化碳水平。
但是，如果像这样的剧烈变化不仅是地球环境的结果，也是太阳在银河系中的位置的结果呢?
太阳银河之旅的影响
在今天(6月10日)发表在《自然天文学》上的一篇新论文中，主要作者、天体物理学家Merav opher——波士顿大学天文学教授和哈佛大学拉德克利夫研究所研究员——发现了大约200万年前，太阳系遇到了一个密度如此之大的星际云，以至于它可能干扰了太阳的太阳风。奥弗和她的合著者认为，这表明太阳在太空中的位置可能比以前认为的更能塑造地球的历史。
日球层在保护地球中的作用
我们整个太阳系都被太阳发出的等离子体保护层所覆盖，这层保护层被称为日球层。它是由带电粒子流——太阳风——组成的，这些粒子流一直延伸到冥王星之外，将行星包裹在美国宇航局所说的“一个巨大的气泡”中。它保护我们免受可能改变DNA的辐射和银河射线的伤害，科学家们认为这是地球上生命进化的部分原因。
根据最新的论文，冷云以这样一种方式压缩了日球层，它短暂地将地球和太阳系中的其他行星置于日球层的影响之外。
银河相遇对地球的影响
“这篇论文是第一次定量地表明太阳和太阳系外的东西之间的相遇会影响地球的气候，”奥弗说，他是一位日球层专家。
她的模型确实塑造了我们对日球层的科学理解，以及太阳风是如何通过推动星际介质而形成气泡的，星际介质是我们银河系中恒星之间和日球层之外的空间。她的理论是，日球层的形状像一个蓬松的羊角面包，这个想法震动了空间物理学界。现在，她对日球层以及太阳在太空中运动的位置如何影响地球大气化学有了新的认识。
“恒星在移动，现在这篇论文不仅展示了它们在移动，而且还展示了它们遇到了剧烈的变化，”奥弗说。她在哈佛大学拉德克利夫学院(Harvard Radcliffe Institute)接受为期一年的奖学金期间，首次发现并开始从事这项研究。
宇宙相互作用的模拟洞察
为了研究这一现象，Opher和她的合作者基本上回顾了过去，使用复杂的计算机模型来可视化200万年前太阳的位置，以及日光层和太阳系的其余部分。
他们还绘制了局部冷云带系统的路径图，这是一串主要由氢原子组成的大而密集的非常冷的云。他们的模拟显示，靠近该条带末端的云之一，被命名为“本地冷云山猫”，可能与日球层相撞。
地质和宇宙证据
欧弗说，如果发生了这种情况，地球就会完全暴露在星际介质中，在星际介质中，气体和尘埃与爆炸恒星遗留下来的原子元素混合在一起，包括铁和钚。正常情况下，日光层会过滤掉大部分放射性粒子。但如果没有保护，它们很容易到达地球。
根据这篇论文，这与地质证据一致，表明海洋、月球、南极雪和冰芯中的60Fe(铁60)和244Pu(钚244)同位素从同一时期开始增加。这个时间也与显示冷却期的温度记录相匹配。
银河系的长期影响
哈佛大学理论与计算研究所所长、该论文的合著者阿维·勒布说:“我们太阳系以外的宇宙邻居很少影响地球上的生命。”“令人兴奋的是，我们发现几百万年前穿过稠密的云层时，地球可能会暴露在更大的宇宙射线和氢原子流中。我们的研究结果为了解地球上生命的进化与我们的宇宙邻居之间的关系打开了一扇新的窗口。”
奥弗说，当地冷云山猫的外部压力可能会持续阻挡日球层几百年到一百万年，这取决于云的大小。“但是一旦地球离开冷云，日球层就吞没了包括地球在内的所有行星，”她说。这就是今天的情况。
未来研究及启示
我们不可能知道冷云对地球的确切影响，如果它能刺激冰河时代的话。但是在星际介质中还有一些其他的冷云，太阳可能在它诞生的数十亿年里遇到过，Opher说。在接下来的一百万年左右，它可能会偶然发现更多。
奥弗和她的合作者现在正在努力追踪太阳700万年前的位置，甚至更早。利用欧洲航天局盖亚任务收集的数据，精确定位数百万年前太阳的位置以及冷云系统是可能的。盖亚任务正在构建银河系最大的3D地图，并对恒星的移动速度进行前所未有的观察。
探索太阳过去的轨迹
“这片云确实存在于我们的过去，如果我们穿过这么大的东西，我们就会暴露在星际介质中，”奥菲说。如此多的氢和放射性物质穿越路径的影响尚不清楚，因此奥弗和她在美国宇航局资助的波士顿大学SHIELD(太阳风与氢离子交换和大规模动力学)驱动科学中心的团队现在正在探索它可能对地球辐射以及大气和气候产生的影响。
“这仅仅是个开始，”奥弗说。她希望这篇论文能够打开一扇大门，让人们更多地探索太阳系在过去是如何受到外部力量的影响的，以及这些力量是如何反过来塑造我们星球上的生命的。
参考资料:“地球可能直接暴露于2-3千兆尔以前的冷致密星际介质中”，2024年6月10日，《自然天文学》。DOI: 10.1038 / s41550 - 024 - 02279 - 8
这项研究得到了美国宇航局的支持。
