[論文レビュー] Tidal Effects of Passing Planets and Mass Extinctions

Daniele Fargion, Arnon Dar|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 1998

Astro and Planetary Science参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、太陽系の外縁部を通過する惑星質量の天体が、地球に壊滅的 tidal 力を引き起こし、全球的気候変動、火山活動、衝突イベントを引き起こすことで大量絶滅を引き起こす可能性を提唱している。重力的摂動モデルを用いて、このような惑星の接近が、過去6億年間にわたり重大な絶滅イベントのタイミングを説明できるかもしれないと述べている。

ABSTRACT

Recent observations suggest that many planetary-mass objects may be present in the outer solar system between the Kuiper belt and the Oort cloud. Gravitational perturbations may occasionally bring them into the inner solar system. Their passage near Earth could have generated gigantic tidal waves, large volcanic eruptions, sea regressions, large meteoritic impacts and drastic changes in global climate. They could have caused the major biological mass extinctions in the past 600 My as documented in the geological records.

研究の動機と目的

• 太陽系の外縁部に存在する惑星質量の天体が、地球に壊滅的災害を引き起こすのに十分な潮汐効果を引き起こす可能性があるかどうかを調査すること。
• 地質記録に記録された既知の大量絶滅イベントと照らし合わせ、そのような惑星の接近のタイミングと頻度を検討すること。
• 過去6億年間に観察された周期的大量絶滅の周期性を、通過する惑星による潮汐力が説明できるかどうかを評価すること。
• 遠方の惑星的天体が地球の地球物理的および気候的システムに与える重力的影響をモデル化すること。
• 恒星間または惑星間の惑星の接近が、大規模な環境的混乱および絶滅イベントを引き起こすメカニズムを提唱すること。

提案手法

• クライン・ベルトとオールト・クラウドの間の領域に位置する、仮説上の惑星質量天体からの重力的摂動をモデル化すること。
• ニュートンの重力力学を用いて、このような天体の近接通過に起因する地球における潮汐加速度を推定すること。
• 得られた潮汐力が地震活動、ボルケーニックガス放出、大気変化を引き起こす可能性を分析すること。
• 予測された接近のタイミングを、過去6億年間に記録された化石記録の大量絶滅と照らし合わせること。
• 軌道力学および未束縛または弱く束縛された天体の分布に基づいて、このような惑星接近の可能性を評価すること。
• 地球の地殻および水圏にかかる極度の潮汐応力が引き起こす気候的および地球物理的影響を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 通過する惑星質量天体による重力的潮汐力が、十分な地球物理的ストレスを引き起こし、大量絶滅を引き起こす可能性があるか？
• RQ2 地質記録に記録された既知の大量絶滅イベントと、惑星の接近のタイミングに相関関係があるか？
• RQ3 地球の気候変動、火山噴発、海面低下を引き起こすために必要な潮汐力の大きさはどの程度か？
• RQ4 現在の太陽系外縁部の天体分布を考慮すると、このような惑星の接近はどの程度の頻度で発生する可能性があるか？
• RQ5 通過する惑星による潮汐効果が、過去6億年間に観察された大量絶滅イベントの周期性を説明できるか？

主な発見

• 著者らは、惑星質量天体の接近が、地球に壊滅的地震活動や火山活動を引き起こすのに十分な強い潮汐力を生成できると結論している。
• このような接近に起因する潮汐効果は、大気および海洋の攪乱により、地球全体の冷却または温暖化を引き起こす可能性がある。
• モデルは、過去6億年間に記録された化石記録に示されたいくつかの主要な大量絶滅のタイミングを、惑星の接近が説明できると示唆している。
• 研究では、このような出来事が、観察された大量絶滅イベントの間隔と一致する周期性で発生する可能性があると推定している。
• 通過する惑星の重力的影響は、地殻応力やマントルダイナミクスを通じて、大規模な隕石衝突や海面低下を引き起こす可能性もある。
• 本論文は、太陽系外縁部における惑星の摂動が、これまでにあまり注目されていなかったが、大規模な絶滅イベントを説明する妥当なメカニズムであると結論づけている。