地球曾穿过一片星际云？

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：Takeko，原文标题：《地球曾穿过一片星际云？！》

大约200万年前，地球和今天非常不一样，我们的早期祖先与剑齿虎、乳齿象和一些硕大的啮齿动物生活在一起。自那时起，地球的冰期来来去去，直到大约1.2万年前。科学家推测，冰期出现的原因多种多样，可能包括地球的倾斜和自转、板块构造的变化、火山爆发以及大气中二氧化碳的含量。

但如果像这样的剧烈变化不仅是地球本身的环境造成的，还和太阳系在银河系中的位置有关呢？

虽然地球通常被认为是一颗围绕静止恒星公转的行星，但太阳系其实也在宇宙中不停运动。在发表于《自然·天文学》的一篇新论文中，研究人员已经追踪到了太阳穿越银河系的轨迹，追溯了200万到300万年前，太阳与致密星际云的碰撞。这次事件非常剧烈，似乎干扰了太阳风，甚至可能影响到了地球上的环境和生命。

太阳的“保护罩”

日球层是太阳磁场和太阳风在太阳系周围形成的一个“保护罩”。它由持续不断的带电粒子流构成，一直延伸超过了冥王星，将行星包裹其中。日球层可以保护我们免受辐射和星系射线的伤害。科学家相信，这也是地球上生命得以进化的部分原因。

在这项新研究中，研究人员利用精密的计算机模型回溯了时间，直观地描绘出了太阳在200万年前的位置，还有日球层和太阳系其他部分的位置。他们还绘制了“本地冷云带”（Local Ribbon of Cold Cloud）系统的路径图，这是一片巨大而致密的极冷星际云，主要由氢原子组成。

模拟结果表明，靠近这个带状系统末端有一个密度最大的云团，它被命名为“本地冷云山猫”（Local Lynx of Cold Cloud），占本地冷云带总质量的一半以上。这个致密的云团很可能曾与日球层相撞。

先前的研究表明，在冷云内部，粒子密度可以达每立方厘米3000个。相比之下，在地球附近的日球层内部，每立方厘米有3到10个粒子。与如此致密的云团相撞，外部压力可能会持续压缩着日球层，时间长达数百年甚至可能长达一百万年（具体取决于冷云团的大小）。这会让日球层塌缩约0.2个天文单位，也就是地日距离的五分之一，从而让地球和太阳系中其他行星短暂脱离日球层的保护。

脱离日球层

如果真的发生了这种情况，地球就会完全暴露在星际介质中。在星际介质中，气体和尘埃与恒星爆发后剩余的原子元素会混合在一起，包括铁和钚。通常，日球层会过滤掉大部分这种放射性粒子。但如果失去了保护，这些物质就很容易来到地球。

地球很可能会经历宇宙辐射的骤增。地球大气中还会出现粒子雨，也就是一些星际尘埃，其中主要是氢原子。这些粒子很可能会改变大气的化学成分，影响云的形成，并消耗大气中层的臭氧，使气候变冷。

这也与地质学的证据恰好吻合。正是在同一时期，深海中、南极洲的雪和冰芯中以及月球上罕见的同位素铁-60和钚-244沉积都出现了明显的峰值。这是一种全球性的现象。这一时间点也与冷却期的温度记录吻合。

而只要地球一离开冷云，日球层就会再次包裹住包括地球在内的所有行星，也就是如今的情况。

天体物理学对地球的影响

在太阳诞生后的数十亿年间，星际介质中可能还有其他一些冷云。研究人员认为，在太阳的旅程中，类似的碰撞在大约700万年前或许也发生了一次。他们还在努力追溯700万年前甚至更久远的时间尺度上太阳的位置。团队也希望继续探索这样的事件对地球辐射以及大气和气候可能产生的影响。

这项研究首次定量展示了太阳与系外天体的相遇对地球的影响。虽然人们很少讨论天体物理学对地球的影响，但太阳在宇宙中的位置对地球历史的影响或许比先前认为的更大。

这次的新研究将为了解生命进化和我们宇宙邻居之间的关系打开一扇新窗口。

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