Měsíc byl dlouho považován za klíčovou součást při vytváření prostředí vhodného pro vývoj složitého života na Zemi, ale řada vědeckých výsledků z posledních let ukázala, že naše planeta možná Měsíc nepotřebuje tolik jako my. myslel.
V roce 1993 provedl francouzský astronom Jacques Laskar sérii výpočtů, které naznačovaly, že gravitace Měsíce je životně důležitá pro stabilizaci sklonu naší planety. Sklon Země, jak je tento sklon technicky známý, má obrovské důsledky pro klima. Laskar tvrdil, že pokud by se křivost Země potulovala stovky tisíc let, způsobilo by to environmentální chaos vytvořením klimatu příliš proměnlivého na to, aby se komplexní život vyvíjel v relativním míru.
Takže jeho argument zní, měli bychom se cítit pozoruhodně šťastní, že máme tak velký měsíc na dosah ruky, protože žádná jiná terestrická planeta v naší sluneční soustavě takový měsíc nemá. Marsovy dva satelity, Phobos a Deimos, jsou malé zachycené asteroidy, které mají jen málo známý vliv na Rudou planetu. V důsledku toho se sklon Marsu chaoticky kolísá v průběhu milionů let, přičemž existují důkazy o výkyvech v jeho rotační ose o velikosti nejméně 45 stupňů.
Úder štěstí, který vedl k tomu, že Země vlastnila nepravděpodobný měsíc, konkrétně srážka před 4,5 miliardami let mezi Zemí a protoplanetou velikosti Marsu, která vytvořila trosky, z nichž vznikl náš Měsíc, se staly jedním z ústředních principů planety. hypotéza „vzácné země“. Slavně propagovaný Peterem Wardem a Donem Brownleem, tvrdí, že planety, kde je vše tak akorát pro komplexní život, jsou mimořádně vzácné.
Nová zjištění však narušují starou knihu pravidel. V roce 2011 trio vědců – Jack Lissauer z NASA Ames Research Center, Jason Barnes z University of Idaho a John Chambers z Carnegie Institution for Science – zveřejnilo výsledky nových simulací popisujících, jaká by byla šikmá poloha Země bez Měsíce. To, co našli, bylo překvapivé.
"Zjišťovali jsme, jak se může šikmost lišit pro všechny druhy planetárních systémů," říká Lissauer. "Abychom otestovali náš kód, začali jsme s integracemi sledujícími šikmou polohu Marsu a našli jsme podobné výsledky jako ostatní lidé. Ale když jsme provedli šikmou polohu Země, zjistili jsme, že odchylky byly mnohem menší, než se očekávalo - ani zdaleka tak extrémní, jak naznačovaly předchozí výpočty. být."
Lissauerův tým zjistil, že bez Měsíce by se rotační osa Země vychýlila pouze o 10 stupňů více, než je její současný úhel 23,5 stupně. Důvodem tak výrazně odlišných výsledků od těch, kterých dosáhl Jacques Laskar, je čistý výpočetní výkon. Dnešní počítače jsou mnohem rychlejší a schopné přesnějšího modelování s mnohem větším množstvím dat než počítače z 90. let.
Lissauer a jeho kolegové také zjistili, že pokud se Země točí rychle, jeden den trvá méně než 10 hodin, nebo rotuje retrográdně (tj. zpět, takže Slunce vychází na Západě a zapadá na Východě), pak se Země stabilizovala díky gravitační rezonance s jinými planetami, zejména obřím Jupiterem. Nebylo by potřeba velkého měsíce.
Rotace Země nebyla vždy tak klidná jako současná 24hodinová rotace. Po dopadu, který vytvořil Měsíc, se Země otáčela jednou za čtyři nebo pět hodin, ale od té doby se postupně zpomalila přítomností Měsíce. Pokud jde o délku pozemského dne před dopadem formování Měsíce, nikdo vlastně neví, ale některé modely dopadu vyvinuté Robinem Canupem z Southwest Research Institute v Boulderu v Coloradu naznačují, že Země mohla rotovat rychle, resp. dokonce retrográdní, před srážkou.
"Srážky v epoše, během níž se Země formovala, určily její počáteční rotaci," říká Lissauer. "U kamenných planet některé modely říkají, že většina z nich bude prográdní, ale jiné říkají, že srovnatelný počet planet bude prográdní a retrográdní. Samozřejmě se neočekává, že by retrográdní světy byly vzácné."
Výsledkem Lissauerových zjištění je, že přítomnost měsíce není vše a vše končí, jak se kdysi myslelo, a pozemská planeta může existovat bez velkého měsíce a přesto si zachovat svou obyvatelnost. Je skutečně možné si představit některé okolnosti, kdy by velký měsíc ve skutečnosti byl pro život dost špatný.
Rory Barnes z University of Washington se také zabýval problémem obliquity, ale z jiné perspektivy. Planety na okraji obyvatelných zón existují v nejisté pozici, dostatečně daleko od své hvězdy, aby bez husté izolační atmosféry zamrzly, stejně jako Mars. Barnes a jeho kolegové včetně Johna Armstronga z Weber State University si uvědomili, že točivé momenty z jiných okolních světů mohou způsobit, že se sklon planety vůči rovině ekliptiky bude lišit. To by zase vedlo ke změně šikmosti; čím větší je sklon, tím větší je sklon ke Slunci. Barnes a Armstrong viděli, že by to mohla být dobrá věc pro planety na okrajích obyvatelných zón, což by umožnilo rovnoměrné rozložení tepla v geologických časových osách a předcházelo scénářům „Sněhové koule“. Nazvali tyto světy „nakláněcími světy“, ale přítomnost velkého měsíce by tuto prospěšnou změnu šikmosti zvrátila.
"Myslím, že jedním z nejdůležitějších bodů z našeho článku o naklánění světa je to, že na vnějším okraji obyvatelné zóny je velký měsíc špatný, neexistuje žádný jiný způsob, jak se na to dívat," říká Barnes. "Pokud máte velký měsíc, který stabilizuje šikmost, pak máte tendenci úplně zamrznout."
Barnes je ohromen prací Lissauerova týmu.
"Myslím, že je to dobře provedená studie," říká. "Naznačuje to, že Země nepotřebuje Měsíc, aby měla relativně stabilní klima. Nemyslím si, že by to mělo nějaké hrozivé důsledky, kdyby Měsíc neměl."
Samozřejmě, že Měsíc má vliv na další faktory důležité pro život kromě planetární šikmosti. Přílivové bazény mohly být místem původu života na Zemi. Ačkoli Měsíc produkuje největší příliv a odliv, slunce také ovlivňuje příliv a odliv, takže nedostatek velkého měsíce nemusí být nutně kamenem úrazu. Některá zvířata si také vyvinula životní cyklus založený na měsíčním cyklu, ale to je spíše náhoda než nezbytná součást života.
"To jsou jen drobnosti," říká Lissauer.
Bez absolutní potřeby Měsíce čelí astrobiologové hledající život a obyvatelné světy jinde nové příležitosti. Možná je Země se svým obřím měsícem ve skutečnosti tím zvláštním mezi obyvatelnými planetami. Rory Barnes si rozhodně nemyslí, že to potřebujeme.
"Bude to krok kupředu, když se rozptýlí mýtus, že obyvatelná planeta potřebuje velký měsíc," říká, s čímž Lissauer souhlasí.
Země bez měsíce by tedy mohla zůstat obyvatelná, ale přesto bychom si její přátelské přítomnosti měli vážit. Koneckonců, napsal by Beethoven Sonátu měsíčního svitu bez ní?
Reference:
J Lissauer, J Barnes, J Chambers; 'Obliquity Variations of a Moonless Earth', Icarus, 217 (2011) 77–87.
J Laskar, F Joutel, P Robutel; 'Stabilizace zemské šikmosti Měsícem', Nature, 361 (6413), 615–617 (1993).
J Armstrong, R Barnes, S Domagal-Goldman, J Breiner, T Quinn, V Meadows; 'Effects of Extreme Obliquity Variations on the Habitability of Exoplanets', Astrobiology, April 2014, 14 (4), 277–291.
P Ward a D Brownlee; 'Vzácná země', Copernicus Books, 2004.
