[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出，一颗假想的巨型行星 Z，位于绕太阳的高偏心率轨道上，过去320万年间通过引力扰动气体云，导致地球发生显著的气候变迁，引发地磁极移并触发重大气候变化。最后一次此类事件约发生在11,500年前，被认为结束了最后一次冰河时代，为观测到的气候模式提供了一种替代于米兰科维奇理论的解释。

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.

研究动机与目标

• 解决米兰科维奇天文理论在解释过去数百万年地球气候变迁方面存在的不一致问题。
• 探究一颗尚未发现的巨型行星（Z）在高偏心率轨道上是否能解释地球发生的突发性气候变迁与极移事件。
• 模拟此类行星对地球气候系统与地轴方向的引力与动力学影响。
• 提出一种机制，将行星扰动与约11,500年前最后一次冰河时代结束联系起来。

提出的方法

• 假设存在一颗质量巨大、类行星的天体（Z），处于围绕太阳的高偏心率轨道上。
• 模拟 Z 与地球之间的引力相互作用，特别是在近距离接近期间的影响。
• 分析 Z 蒸发物质形成瞬态气体云后，对地球气候与自转动力学的影响。
• 利用轨道力学与天体力学方法，计算 Z 在过去320万年间最接近地球的时间与效应。
• 评估 Z 在这些近距离接近期间，是否可能引发地球地理极点的显著位移。
• 考虑 Z 的起源及其最终命运，包括可能的抛射或碰撞情景。

实验结果

研究问题

• RQ1 一颗质量巨大、尚未被观测到的行星，若处于高偏心率轨道，是否能解释地球近期历史中的重大气候变迁？
• RQ2 何种物理机制可将行星扰动与地球地轴倾角及极点位置的突然变化联系起来？
• RQ3 在过去320万年中，此类行星（Z）以多高频率接近地球，足以触发显著的气候事件？
• RQ4 有哪些证据支持最后一次冰河时代因 Z 的引力影响引发的极移而结束？
• RQ5 此类假想行星 Z 的可能起源及其最终命运是什么？

主要发现

• 该模型预测，假想行星 Z 在过去320万年间曾多次近距离接近地球，足以引发地球地理极点的显著位移。
• 最后一次此类近距离接近约发生在11,500年前，与最后一次冰河时代结束的时间相吻合。
• Z 与其关联的蒸发气体云之间的引力相互作用，可能通过改变地球的太阳辐射接收模式与地轴动力学，影响地球气候。
• 这些近距离接近的时间与频率与地质记录中观测到的气候过渡相一致。
• 该模型为米兰科维奇理论未涵盖的极移现象提供了物理解释机制。
• Z 的起源被假定为太阳系早期形成的行星系统产物，其最终被抛射或碰撞，解释了其当前的缺失。