在探索宇宙奧秘的征途中,太陽系動力學穩定性一直是天文學界的核心議題。近期,來自中國科學院南京地質古生物研究所的科研人員攜手國際伙伴,對準噶爾盆地早侏羅世晚期三工河組的陸相沉積地層展開了深入研究。這一研究不僅揭示了中生代早期火星與地球之間超長偏心率周期的劇烈波動,還為理解深時太陽系中的混沌現象提供了關鍵證據。相關研究成果已在《美國科學院院報》上在線發表。
歷史上,法國科學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯曾設想,基于行星的初始位置與萬有引力法則,理論上能追溯所有行星的運動軌跡。然而,多體問題導致的復雜性使得這一設想面臨挑戰。行星間的引力共振讓太陽系呈現出混沌特征,即初始條件的微小差異都可能導致軌道演化的不可預測性,如同“蝴蝶效應”。盡管現代超級計算機與高精度數值模型已能預測6000萬年內的行星軌道變化,但若要超越這一時間范圍,仍需借助地質記錄的反向研究。
時間回溯至約2.37億年至1.75億年前的晚三疊世至早侏羅世,準噶爾盆地是一片廣闊的淺水湖泊。三工河組作為這一時期的關鍵陸相沉積地層,記錄了豐富的信息。科研人員通過分析三工河組中的有機碳同位素,發現了長達160萬年的火星—地球超長偏心率周期。更深入的探究顯示,這一周期在中生代早期經歷了顯著變化,證實了深時太陽系中存在的混沌行為。
研究團隊還精確定位了托阿爾期大洋缺氧事件在三工河組中的地層位置。這一事件發生在約1.8億年前,標志著全球氣溫的快速上升。當時,準噶爾盆地經歷了干旱與高溫,可能與超級火山噴發導致的全球變暖密切相關。值得注意的是,這一事件與160萬年的超長偏心率周期相吻合。
中國科學院南京地質古生物研究所的副研究員房亞男作為論文的主要作者指出,此次研究不僅為深時太陽系混沌行為的限定、行星初始位置的檢驗以及重力模型的驗證提供了寶貴線索,還揭示了地球外部軌道因素與內部構造活動(如超級火山噴發)對碳循環與氣候變化的共同影響。這一成果對于理解深時全球變暖事件的機制,以及深化對未來氣候變化的認識具有重要意義。