[論文レビュー] A possible explanation for Earth's climatic changes in the past few million years

W. Woelfli, W. Baltensperger|ArXiv.org|Jul 21, 1999

Geology and Paleoclimatology Research参考文献 25被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、太陽の周りを非常に離心率の高い軌道を描いて回る仮説上の巨大惑星「Z」が、過去320万年間にわたり、ガス雲を重力的に摂動させることで、地球の気候変動を引き起こしたと提案している。この摂動は極移動を引き起こし、大規模な気候変動を引き起こした。最後のイベントは約1万1500年前に発生し、その結果として氷河期が終焉したとされ、観察された気候パターンの説明としてミランコビッチ理論とは異なる代替的説明を提示している。

ABSTRACT

The astronomical theory of Milankovitch relates the changes of Earth' past climate to variations in insolation caused by oscillations of the orbital parameters. However, this theory has problems to account for some major observed phenomena of the past few million years. Here, we present an alternative explanation for these phenomena. It is based on the idea that the solar system until quite recently contained an additional massive object of planetary size. This object, called Z, is assumed to have moved on a highly eccentric orbit bound to the sun. It influenced Earth's climate through a gas cloud of evaporated material. Calculations show that more than once during the last 3.2 Myr it even approached the Earth close enough to provoke a significant shift of the geographic position of the poles. The last of these shifts terminated Earth's Ice Age epoch about 11.5 kyr ago. The origin and fate of Z is also discussed.

研究の動機と目的

• 過去数百万年間にわたり、地球の気候変動に関してミランコビッチの天文学的理論に見られる矛盾を解消すること。
• 非常に離心率の高い軌道を描く未発見の巨大惑星（Z）が、急激な気候変動および極移動の事象を説明できるかどうかを調査すること。
• このような惑星が地球の気候システムおよび自転軸の向きに与える重力的・力学的効果をモデル化すること。
• 惑星の摂動が、約1万1500年前に終焉した最後の氷河期の終焉にどのように関連しているかのメカニズムを提示すること。

提案手法

• 太陽に束縛された非常に高い離心率の軌道を描く巨大で惑星サイズの物体（Z）の存在を仮定する。
• Zと地球間の重力的相互作用、特に接近時の影響をモデル化する。
• Zから蒸発した物質が一時的なガス雲を形成し、地球の気候および回転力学に影響を与える可能性を分析する。
• 軌道力学および天体力学的手法を用いて、過去320万年間にわたりZが地球に接近した時期とその効果を計算する。
• Zの接近時に地球の地理的極に顕著な移動が生じる可能性を評価する。
• Zの起源と最終的運命（脱出または衝突）を含めた可能性を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非常に高い離心率の軌道を描く未発見の巨大惑星が、地球の最近の歴史における大規模な気候変動を説明できるだろうか？
• RQ2 惑星の摂動と地球の自転傾きおよび極位置の急激な変化を結びつける物理的メカニズムは何か？
• RQ3 過去320万年間にわたり、このような惑星（Z）が地球に十分に近づいて、顕著な気候的イベントを引き起こした頻度はどの程度か？
• RQ4 最後の氷河期がZの重力的影響によって引き起こされた極移動によって終焉したという仮説を支持する証拠は何か？
• RQ5 このような仮説上の惑星Zの妥当な起源と最終的運命は何か？

主な発見

• モデルは、仮説上の惑星Zが、過去320万年間にわたり複数回、地球の地理的極に顕著な移動を引き起こすほどに近接したと予測している。
• その最後の接近は約1万1500年前に発生し、最後の氷河期の終焉と一致している。
• Zおよびその関連ガス雲との重力的相互作用が、地球の放射収支パターンや自転力学を変化させることで、気候変動を引き起こした可能性がある。
• これらの接近のタイミングと頻度は、地質記録に観察された気候遷移と整合的である。
• 標準的なミランコビッチ理論では説明できない極移動の物理的メカニズムを、本モデルは提供している。
• Zの起源は、太陽系の初期に形成された惑星系に起因すると想定されており、その最終的な脱出または衝突が、現在の存在しない理由を説明している。