火星或在地球气候周期中扮演关键角色

凯恩表示，当天文学家在其他恒星四周发明一颗处在宜居带里的类地行星时，不克不及只盯着这一颗行星本身。其外侧轨道上是否存在类似火星的小行星，将直接影响这颗类地行星的轨道节律与自转稳定性，从而影响其气候情况是否合适生命经久存在。

火星直径仅约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，一向被视为“轻量级”行星。此前有研究提出，地球海底沉积层中记录的某些气候节律，与火星的引力扰动有关，这一不雅点一度饱受质疑。凯恩坦言，本身起先也认为火星影响“异常微弱”，甚至难以在地质记录里清楚辨认，此次研究在某种程度上就是为了验证他本来的困惑。

为此，研究团队构建了太阳系的经久动力学模型，模仿地球轨道外形与自转轴倾角随时光的演变。这些迟缓但持续的变更决定了阳光在地表的空间与时光分布，是有名“米兰科维奇周期”的物理基本。米兰科维奇周期与冰期密切相干，安排着数万年至数百万年标准上的气候冷暖更替。在以前约 45 亿年中，地球至少经历过五次大年夜的冰期，个中比来一次始于约 260 万年前，至今仍在延续。

研究显示，个中一个约 43 万年的气候周期重要由木星与土星的引力合营驱动，在模仿中无论火星是否存在，这一周期都能保存。但当模型中“移除”火星后，别的两条重要节律——一个约 10 万年周期、一个约 230 万年周期——则完全消掉。假如在模仿中增长火星质量，这两条周期会随之缩短，注解火星质量越大年夜，对地球轨道与气候的影响就越强。

这些经久周期影响地球轨道的偏爱率、地球近日点出现的时光，以及自转轴倾角变更等关键参数。它们决定了不合纬度地区在不合季候接收的太阳辐射强度，从而影响冰盖的扩大与消退以及更广泛的经久气候格局。凯恩的成果注解，火星在上述多个环节中都具有可量化的感化，并非“眇乎小哉”。他指出，因为火星轨道更远，受太阳引力主导程度相对较弱，是以其对地球的引力扰动反而更“显眼”，可以说是“超出体量的影响力”。

更令人不测的是，火星质量的变更还会改变地球自转轴倾角的变更速度。今朝地球自转轴相对轨道面的倾角约为 23.5 度，这一角度会在长时光标准上迟缓摆动。模仿显示，当火星质量被进步时，地球倾角变更的速度反而降低，类似于为地轴“增长了稳定器”。研究团队认为，这意味着火星不仅在轨道外形上施加扰动，还在必定程度上为地球自转姿势供给了额外的稳定身分。

这项研究论文已揭橥于《宁靖洋天文学会会刊》（Publications of the Astronomical Society of the Pacific），标题为《地球米兰科维奇周期对火星质量的依附》（The Dependence of Earth Milankovitch Cycles on Martian Mass）。论文不仅量化了火星对地球轨道演变的具体供献，也暗示了更广泛的系外行星学意义：在其他恒星系中，那些位于宜居带外侧、质量不大年夜的“外行星”，同样可能在悄然塑造一颗类地行星的气候稳定性。

研究也不禁激发关于地球自身汗青的“另类假设”。冰期在地质汗青上多次改写生态格局，使丛林退缩、草原扩大，推动包含竖立行走、对象应用和社会协作在内的一系列关键进化变更。假如没有火星，地球轨道将缺掉若干重要的气候周期，人类及其他物种的演变路径是否会彻底不合，甚至“我们是否还会以如今的样子存在”，都成了值得追问的开放问题。