火星“搅局”地球冰河期？新研究揭示其中的引力效应

一项最新研究提出，一个远在数千万公里之外的“邻居”——火星，可能在地球反复陷入冰河期的历史中扮演了关键角色。美国加州大学河滨分校（UC Riverside）天文学家斯蒂芬·凯恩（Stephen Kane）通过计算机模拟发现，火星的引力扰动会在极长时间尺度上改变地球轨道，从而放大冰期与间冰期之间的剧烈气候摆动。

在公众舆论中，“气候”与“天气”常被混用，但两者在时间尺度和复杂性上截然不同。天气变化以小时、天、周甚至几个月计，而气候则是跨越数十年、数百年乃至数百万年的长期系统，并叠加了多重、相互作用的周期性变化。从熟悉的厄尔尼诺、拉尼娜到持续 10–80 年的年代际振荡，这些都只是气候系统中的“短周期”，与真正主宰地质历史的超长周期相比仍属“小打小闹”。

在这些超长周期中，科学界较为熟悉的是由金星和木星共同作用形成的轨道周期，被称为米兰科维奇周期的一部分。其中包括大约 40.5 万年的“节拍器”（Metronome）和“调制器”（Modifier）周期，它们通过将地球轨道从近似圆形拉扯成略微椭圆，使地球与太阳之间的距离在一年内发生显著变化。这会导致地球接收的太阳辐射量在长时间尺度上出现多达约 23% 的波动，为冰期的形成提供“背景节奏”。

凯恩的最新模拟显示，火星在这一体系中并非无足轻重的配角，而是一个隐秘而关键的“调音师”。他原本以为火星质量较小、距离较远，其引力对地球气候的影响微乎其微，但数值结果却推翻了这一假设。研究指出，若从太阳系中“移除”火星，地球在过去约 260 万年间那种频繁而剧烈的深度冰期与温暖间冰期之间切换的模式将不复存在。

按照当前主流理论，金星和木星为地球轨道提供了长期的“节拍”，决定着冰川规模变化的总体幅度，却并不直接制造冰河期。火星的引力则在此基础上叠加出一个长达约 240 万年的“宏大周期”（Grand Cycle），在地质记录中可以通过深海沉积物中的间断（hiatus）现象被追踪到。这些间断源于深海洋流在特定阶段变得极为强劲，以至于不断侵蚀海底，使沉积物难以堆积，从而在海底地层中留下“缺口”。

该宏大周期的作用，是让冰期更“冰冷”、暖期更“温暖”，同时加剧两者之间的转变幅度和速度。火星的长期引力扰动改变了地球轨道参数，使得太阳辐射分配方式在极长时间尺度上不断被微调，触发或放大了冰川扩张与退缩的关键阈值过程。这也意味着，地球过去几百万年所经历的那些看似异常剧烈的气候跳变，很可能与这颗红色行星有着深层联系。

这一发现的意义已经超越了行星动力学本身，开始牵动人类起源与演化的讨论。一些人类学家认为，轨道周期导致的快速气候转变，曾促使非洲大片地区从森林向草原过渡，重塑了古人类赖以生存的环境。在森林逐渐退缩、开阔草原扩张的压力下，早期人类被迫适应新的生态位，从而走向了用双足行走并发展出更大体积大脑的道路。

对于现代人类而言，火星对地球气候的长期“操控”也提醒人们，当前所讨论的气候变暖，叠加在一个错综复杂、受多颗行星长期牵引的轨道与气候背景之上。虽然人类活动主导的气候变化发生在极短时间尺度，但其影响终究要在这些跨度数十万乃至数百万年的自然周期中被重新塑造和放大或削弱。在这幅宏大的宇宙图景之中，火星不再只是人类未来移民的想象目标，也是地球气候历史背后一个沉默却关键的“推手”。