火星“攪局”地球冰河期？新研究揭示其中的引力效應(yīng)

一項最新研究提出，一個遠在數(shù)千萬公里之外的“鄰居”——火星，可能在地球反復(fù)陷入冰河期的歷史中扮演了關(guān)鍵角色。美國加州大學(xué)河濱分校（UC Riverside）天文學(xué)家斯蒂芬·凱恩（Stephen Kane）通過計算機模擬發(fā)現(xiàn)，火星的引力擾動會在極長時間尺度上改變地球軌道，從而放大冰期與間冰期之間的劇烈氣候擺動。

在公眾輿論中，“氣候”與“天氣”常被混用，但兩者在時間尺度和復(fù)雜性上截然不同。天氣變化以小時、天、周甚至幾個月計，而氣候則是跨越數(shù)十年、數(shù)百年乃至數(shù)百萬年的長期系統(tǒng)，并疊加了多重、相互作用的周期性變化。從熟悉的厄爾尼諾、拉尼娜到持續(xù) 10–80 年的年代際振蕩，這些都只是氣候系統(tǒng)中的“短周期”，與真正主宰地質(zhì)歷史的超長周期相比仍屬“小打小鬧”。

在這些超長周期中，科學(xué)界較為熟悉的是由金星和木星共同作用形成的軌道周期，被稱為米蘭科維奇周期的一部分。其中包括大約 40.5 萬年的“節(jié)拍器”（Metronome）和“調(diào)制器”（Modifier）周期，它們通過將地球軌道從近似圓形拉扯成略微橢圓，使地球與太陽之間的距離在一年內(nèi)發(fā)生顯著變化。這會導(dǎo)致地球接收的太陽輻射量在長時間尺度上出現(xiàn)多達約 23% 的波動，為冰期的形成提供“背景節(jié)奏”。

凱恩的最新模擬顯示，火星在這一體系中并非無足輕重的配角，而是一個隱秘而關(guān)鍵的“調(diào)音師”。他原本以為火星質(zhì)量較小、距離較遠，其引力對地球氣候的影響微乎其微，但數(shù)值結(jié)果卻推翻了這一假設(shè)。研究指出，若從太陽系中“移除”火星，地球在過去約 260 萬年間那種頻繁而劇烈的深度冰期與溫暖間冰期之間切換的模式將不復(fù)存在。

按照當(dāng)前主流理論，金星和木星為地球軌道提供了長期的“節(jié)拍”，決定著冰川規(guī)模變化的總體幅度，卻并不直接制造冰河期。火星的引力則在此基礎(chǔ)上疊加出一個長達約 240 萬年的“宏大周期”（Grand Cycle），在地質(zhì)記錄中可以通過深海沉積物中的間斷（hiatus）現(xiàn)象被追蹤到。這些間斷源于深海洋流在特定階段變得極為強勁，以至于不斷侵蝕海底，使沉積物難以堆積，從而在海底地層中留下“缺口”。

該宏大周期的作用，是讓冰期更“冰冷”、暖期更“溫暖”，同時加劇兩者之間的轉(zhuǎn)變幅度和速度。火星的長期引力擾動改變了地球軌道參數(shù)，使得太陽輻射分配方式在極長時間尺度上不斷被微調(diào)，觸發(fā)或放大了冰川擴張與退縮的關(guān)鍵閾值過程。這也意味著，地球過去幾百萬年所經(jīng)歷的那些看似異常劇烈的氣候跳變，很可能與這顆紅色行星有著深層聯(lián)系。

這一發(fā)現(xiàn)的意義已經(jīng)超越了行星動力學(xué)本身，開始牽動人類起源與演化的討論。一些人類學(xué)家認(rèn)為，軌道周期導(dǎo)致的快速氣候轉(zhuǎn)變，曾促使非洲大片地區(qū)從森林向草原過渡，重塑了古人類賴以生存的環(huán)境。在森林逐漸退縮、開闊草原擴張的壓力下，早期人類被迫適應(yīng)新的生態(tài)位，從而走向了用雙足行走并發(fā)展出更大體積大腦的道路。

對于現(xiàn)代人類而言，火星對地球氣候的長期“操控”也提醒人們，當(dāng)前所討論的氣候變暖，疊加在一個錯綜復(fù)雜、受多顆行星長期牽引的軌道與氣候背景之上。雖然人類活動主導(dǎo)的氣候變化發(fā)生在極短時間尺度，但其影響終究要在這些跨度數(shù)十萬乃至數(shù)百萬年的自然周期中被重新塑造和放大或削弱。在這幅宏大的宇宙圖景之中，火星不再只是人類未來移民的想象目標(biāo)，也是地球氣候歷史背后一個沉默卻關(guān)鍵的“推手”。