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微小火星对地球气候的巨大影响:研究红色行星的吸引力如何塑造冰河时代

火星的“暗力”正悄悄塑造地球气候新研究显示,即使体积仅为地球 ½、质量仅 1/10 的火星,也能显著驱动地球冰期循环与长

火星的“暗力”正悄悄塑造地球气候

新研究显示,即使体积仅为地球 ½、质量仅 1/10 的火星,也能显著驱动地球冰期循环与长期气候模式

发表刊物:Pacific Astronomy 期刊(Publications of the Astronomical Society of the Pacific)

研究团队:加州大学河滨分校(UC Riverside)行星天体物理学教授 Stephen Kane 与团队

图:示意图

1. 研究背景

火星因体积仅为地球的一半、质量仅为地球的十分之一,常被视为“轻量级”行星。最近一项发表于《Pacific Astronomy》期刊的研究,却揭示了火星在太阳系中对地球轨道与自转倾斜(倾角)的长期引力“冲击”,并进一步决定了地球冰期与其它长期气候周期的出现与消退。

“火星的引力不一定取决于距离——它在离太阳更远的情况下对地球的影响反而更大。” — Stephen Kane

2. 研究方法

数值仿真:Kane 利用高精度计算机模拟太阳系演化,跟踪地球轨道、倾角与昼夜周期在数万至数百万年间的变化。

对比实验:在仿真中分别保留与移除火星,观察其对“米兰科维奇循环”(Milankovitch cycles)——决定冰期起伏的关键机制——的影响。

3. 火星对地球气候周期的关键作用

周期

主要驱动力

完成周期

火星移除后的变化

火星质量增加的效应

430,000 年

金星、木星的引力

维持不变

维持不变

影响最小

100,000 年

主要受火星影响

缩短

消失

随质量增大周期缩短

2.3 M 年

主要受火星影响

缩短

消失

随质量增大周期缩短

轨道偏心率(Eccentricity):火星的存在使地球轨道在这 100,000 年与 2.3 M 年周期内,偏心率的变化幅度更大,进而影响北极与南极冰盖的推进或退却。

倾角(Obliquity):火星质量增加时,地球倾角变化速率下降,产生“稳定化”效应。

近日点(Perihelion):同样受火星影响,决定地球在轨道上的近日点位置与季节强度。

“火星虽不在近太阳区,但它的引力却能在离它更远的地方对地球产生更显著的作用。” — Stephen Kane

4. 结果的更广泛意义

对地球进化的潜在影响

冰期导致森林萎缩、草原扩展,驱动直立行走、工具使用与社会合作等进化事件。

若无火星的引力驱动,地球的主要气候周期将消失,可能导致不同的生物进化路径。

对外星系行星系统的启示

模拟表明,即使是体积较小的外行星,也能在其行星系统内微妙地影响可居住区行星的气候稳定性。

这为寻找潜在生命星球时提供了新的角度:后排行星的质量与位置可能决定内侧行星的气候可居住性。

“当我观察其他星系,看到一个处于宜居区的地球大小星球时,外侧行星往往会对它的气候产生不容忽视的影响。” — Stephen Kane

5. 结语

本研究首次将火星的引力作用量化为地球轨道与气候的可观测参数,为理解冰期周期提供了新的物理基础,也提醒我们在考虑行星系统稳定性时,不能忽视那些“看似无关”的外层行星。

勇编撰自论文"The Dependence of Earth Milankovitch Cycles on Martian Mass".Publications of the Astronomical Society of the Pacific.2026相关信息,文中配图若未特别标注出处,均来源于自绘或公开图库。