一颗路过的恒星是否在5600万年前导致了地球变暖？

如果我们的太阳系看起来稳定，那是因为我们短暂的生命使其显得如此。地球在自转，昼夜交替，月亮穿行于光明与黑暗，太阳高悬于天空。

但现实中，一切都在运动并相互影响，我们所观察到的微妙平衡很容易被打破。在遥远的地球历史中，是否有路过的恒星扰动了地球的轨道，并引发了剧烈的气候变化？

恒星飞掠是指另一颗恒星近距离经过太阳系，足以造成某些扰动。我们在银河系所处的区域相对空旷，因此恒星飞掠比其他区域更为罕见，但它们确实会发生。

最著名的一次可能是舒尔茨星（Scholz's star）。大约 7 万年前，它穿过了奥尔特云—— 太阳系外围的长周期彗星和冰质星子的储存库。

它可能扰动了奥尔特云中的一些彗星，但如果确实如此，我们也要几百万年后才能知晓 —— 彗星需要这么长的时间才能到达太阳系内部区域。

舒尔茨星事件揭示了恒星飞掠的风险。科学家们一直在思考，这些飞掠是否曾通过改变地球轨道影响了地球过去的气候。

即将发表在《天体物理学杂志》上的一项新研究探讨了恒星飞掠现象，试图验证这一观点。该论文题为《过去5600万年古气候重建未受路过恒星影响》（"No influence of passing stars on paleoclimate reconstructions over the past 56 million years"）。作者是理查德·齐贝（Richard Zeebe）和大卫·埃尔南德斯（David Hernandez）。齐贝来自夏威夷大学海洋与地球科学与技术学院，埃尔南德斯来自耶鲁大学天文学系。

作者写道：“路过的恒星（也称为恒星飞掠）对太阳系的长期动力学演化、奥尔特云彗星进入太阳系的注入、海王星外天体的特性等具有显著影响。”

“基于一个简化的太阳系模型，…… 最近有研究提出，路过的恒星也是大约5000万年前古气候变化的重要驱动因素，包括一个被称为‘古新世-始新世极热事件（PETM）’（约5600万年前）的气候事件。”

古新世-始新世极热事件（PETM）期间，全球温度上升了5-8°C（9-14°F），大量碳涌入大气和海洋。温度上升过程经历了1万或2万年，并持续了约10万或20万年。

它对生物圈的影响是巨大的：许多海洋生物灭绝，热带和亚热带区域向两极扩展，灵长类和其他哺乳动物开始出现。

其成因仍有争议，存在多种假说，包括火山喷发、彗星撞击、甲烷包合物释放以及轨道强迫（orbital forcing）。

研究人员认为，巨行星在恒星飞掠期间扮演着重要角色。当一颗游荡的恒星经过时，巨行星的引力场可以放大飞掠的影响，进而改变较小行星的轨道。

为了探究恒星飞掠是否可能是PETM及其他气候变化的原因，研究人员使用了先进的太阳系模型和随机的恒星参数，进行了400次模拟。总共模拟了1800次恒星飞掠事件。

其他研究同一问题的科学家发现，恒星飞掠可能改变了地球的古气候。

在去年发表的一篇论文中，行星科学家内森·凯布（Nathan Kaib）和肖恩·雷蒙德（Sean Raymond）表示：“在此，我们展示了包含太阳附近恒星群的模拟，发现近距离飞掠的场星通过其对巨行星的引力扰动，改变了我们整个行星系统的轨道演化。”

他们还写道：“尽管恒星飞掠的影响需要数千万年才能显著显现，但地球及其他行星的长期轨道演化与这些恒星紧密相关。”

然而，齐贝和埃尔南德斯得出了不同的结论。他们写道：“与凯布和雷蒙德相反，我们发现过去5600万年（56 Myr）的古气候重建未受到路过恒星的影响。”

造成不同结果的原因之一是用于理解飞掠现象的模型的完整性。例如，某些太阳系模型排除了月球。

作者写道：“运行包含所有已知次级效应的精确、先进的太阳系模型在计算上代价高昂。因此，例如在十亿年（Gyr）时间尺度上的长期研究往往基于简化的太阳系模型，或仅考虑外行星。”

通过使用更完整的太阳系模型，齐贝和埃尔南德斯表明，恒星飞掠不太可能是地球剧烈古气候变迁（如PETM）的背后推手。他们指出，月球具有稳定作用，排除月球的模型会得出可疑的结论。

作者解释道：“相反，使用包含月球贡献和J2（月球和太阳的四极矩）的先进太阳系模型以及随机恒星参数，我们发现过去5600万年（56 Myr）的古气候重建未受到路过恒星的影响。”即使是极其近距离的飞掠似乎也没有影响。

过去发生过多次恒星飞掠，未来还会有更多。

预计橙矮星格利泽710（Gliese 710）将在大约129万年后抵达距太阳仅0.1663光年或10520天文单位（AU）的位置。它有86%的几率穿过奥尔特云，一些研究人员认为这可能引发大量彗星涌入内太阳系。这次飞掠是否会引发地球气候的剧变？

存在很大的不确定性。理解恒星飞掠的过去和未来，以及它们可能如何影响地球气候，最终取决于我们科学模型的精细程度。

作者总结道：“我们的结果表明，一个完整的物理模型对于准确研究恒星飞掠对地球轨道演化的影响至关重要。”

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