火星的引力對(duì)地球有著驚人的影響，影響著我們星球的自轉(zhuǎn)軸傾斜和軌道，從而導(dǎo)致氣候周期持續(xù)數(shù)十萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)年，新的模擬顯示了這一點(diǎn)。

早已知道，地球的長(zhǎng)期氣候受米蘭科維奇周期的支配，這些周期是我們星球軌道和傾斜的長(zhǎng)期變化，受太陽(yáng)系中其他行星的引力影響。金星是離地球最近的行星，而木星是太陽(yáng)系中質(zhì)量最大的行星，它們是主要的罪魁禍?zhǔn)?，?shù)千年來(lái)，它們的引力一直在拖動(dòng)地球?；鹦且灿幸恍┯绊懀恢暗难芯坑^察到地球海底沉積物，提出了由于與火星的引力相互作用而導(dǎo)致氣候變化的可能性。然而，火星的引力對(duì)地球的影響直到現(xiàn)在才被量化。

事實(shí)證明，火星可能“超出其重量”，研究人員表示。“我知道火星對(duì)地球有一些影響，但我認(rèn)為它微不足道，”加州大學(xué)河濱分校的斯蒂芬·凱恩在一份聲明中說(shuō)?！拔乙恢闭J(rèn)為它的引力影響太小，根本無(wú)法在地球的地質(zhì)歷史中輕易觀察到。我想驗(yàn)證一下自己的假設(shè)?！?/p>

凱恩與英國(guó)伯明翰大學(xué)的帕姆·維爾沃特和澳大利亞南昆士蘭大學(xué)的喬納森·霍恩一起，進(jìn)行了詳細(xì)的太陽(yáng)系模擬，測(cè)試了行星對(duì)地球的影響。

需要特別注意，米蘭科維奇周期與當(dāng)前的人為全球變暖沒(méi)有任何關(guān)系，而是這些周期在地質(zhì)時(shí)間尺度上影響著地球的氣候。雖然這些周期可以觸發(fā)冰河時(shí)代（在這里定義為冰層長(zhǎng)時(shí)間覆蓋極地），但它們也確保冰河時(shí)代不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)，因?yàn)闂l件會(huì)隨著周期影響地球的軌道和傾斜而變化。

具體來(lái)說(shuō)，米蘭科維奇周期控制著地球的軸傾角（也稱為傾斜角）、地球圍繞太陽(yáng)的軌道的偏心率（即軌道的拉長(zhǎng)程度）以及一個(gè)稱為春分點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)屬性。最后一個(gè)周期控制著地球在軌道上何時(shí)達(dá)到近日點(diǎn)——即離太陽(yáng)最近的點(diǎn)。目前，近日點(diǎn)發(fā)生在一月，此時(shí)北半球是冬季，南半球是夏季，但進(jìn)動(dòng)使近日點(diǎn)逐漸推遲到年末，然后再回到原來(lái)的位置。

最強(qiáng)的米蘭科維奇周期之一的周期為43萬(wàn)年，使地球的軌道略微偏心，呈橢圓形，并受到金星和木星的引力控制。對(duì)于這個(gè)周期，凱恩的判斷是正確的——模擬結(jié)果顯示，當(dāng)火星被移除時(shí)，它的缺席對(duì)這個(gè)周期沒(méi)有影響。

然而，在模擬中移除火星后，另外兩個(gè)顯著的米蘭科維奇周期，分別為10萬(wàn)年和240萬(wàn)年，也隨之消失。

凱恩說(shuō)：‘當(dāng)你移除火星時(shí)，這些周期就消失了。如果你增加火星的質(zhì)量，它們會(huì)變得越來(lái)越短，因?yàn)榛鹦堑挠绊憰?huì)更大。’

凱恩、維爾沃特和霍納還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變火星在模擬中的質(zhì)量，他們可以控制地球相對(duì)于黃道平面的傾斜度變化幅度。

凱恩說(shuō)：“隨著我們模擬中火星質(zhì)量的增加，地球傾斜度的變化速率下降。因此，增加火星的質(zhì)量對(duì)地球的傾斜度有穩(wěn)定作用。”

許多軌道特性會(huì)影響地球的氣候。行星的傾斜度決定了極地接收到多少陽(yáng)光。地球軌道的偏心率決定了地球與太陽(yáng)的距離遠(yuǎn)近。而春分點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)控制了地球在一年中的哪個(gè)時(shí)刻獲得最大日照，這與傾斜度和偏心率相結(jié)合，可以顯著改變地球的氣候。

地球的傾斜度每41,000年可以在21.5度到24.5度之間變化。這是相對(duì)穩(wěn)定的；相比之下，火星的傾斜度更加混亂，根據(jù)古代地質(zhì)證據(jù)，火星的變化可達(dá)90度。直到現(xiàn)在，人們認(rèn)為地球穩(wěn)定的傾斜度是由月球的存在維持的。然而，凱恩的模擬顯示，火星的引力也穩(wěn)定了地球的傾斜度。這可能消除了大型月球的必要性，以防止類地行星的傾斜不穩(wěn)，這意味著地球可能并不那么稀有——至少在這個(gè)情況下是這樣。

火星在太陽(yáng)系中的位置也加大了它對(duì)地球的影響。離太陽(yáng)越近的行星，太陽(yáng)的引力就越主導(dǎo)，而不是行星的引力。

凱恩說(shuō)：“因?yàn)榛鹦请x太陽(yáng)更遠(yuǎn)，所以它對(duì)地球的引力效應(yīng)比它離得更近時(shí)要大得多。它的影響力超出了它的體量?！?/p>

因此，尋找宜居系外行星的天文學(xué)家不應(yīng)該僅僅滿足于發(fā)現(xiàn)一個(gè)潛在的類地行星；他們還應(yīng)該尋找一個(gè)適度的外行星，以幫助穩(wěn)定類地行星的環(huán)境并在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)氣候。

凱恩說(shuō)：“當(dāng)我觀察其他行星系統(tǒng)并發(fā)現(xiàn)一個(gè)位于宜居區(qū)的類地行星時(shí)，系統(tǒng)中更遠(yuǎn)的行星可能會(huì)影響那個(gè)類地行星的氣候?！?/p>

如果沒(méi)有火星，地球的氣候是否足夠穩(wěn)定以發(fā)展出復(fù)雜的生命形式？也許我們永遠(yuǎn)無(wú)法找到這個(gè)問(wèn)題的答案，但這真是個(gè)引人入勝的‘如果’問(wèn)題！

“沒(méi)有火星，地球的軌道將缺少重要的氣候周期，”凱恩說(shuō)。“如果沒(méi)有火星，人類和其他動(dòng)物會(huì)變成什么樣呢？”

模擬結(jié)果于12月18日發(fā)布在太平洋天文學(xué)會(huì)出版物上。