أظهرت دراسة جديدة أن هذا الكوكب الأحمر الذي يبدو "صغيرا" قد يلعب دورا أكبر بكثير من المتوقع في تطور مناخ الأرض على المدى الطويل. وجد ستيفن كين، أستاذ الفيزياء الفلكية للكواكب في جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد، من خلال المحاكاة العددية أن تأثير جاذبية المريخ على التغيرات في المعلمات المدارية للأرض وميل محور الدوران يؤثر بشكل مباشر على العديد من الإيقاعات المناخية الرئيسية، بما في ذلك النطاق الزمني لظهور ونهاية العصور الجليدية.
يبلغ حجم المريخ حوالي نصف قطر الأرض وحوالي عُشر كتلة الأرض. لقد كان يُنظر إليه دائمًا على أنه كوكب "خفيف الوزن". أشارت دراسات سابقة إلى أن بعض الإيقاعات المناخية المسجلة في رواسب قاع البحر على الأرض مرتبطة باضطرابات الجاذبية على المريخ. وقد تم التشكيك في هذا الرأي ذات مرة. واعترف كين بأنه كان يعتقد في البداية أن تأثير المريخ كان "ضعيفًا جدًا" ويصعب تحديده بوضوح في السجل الجيولوجي. كانت هذه الدراسة إلى حد ما للتحقق من شكوكه الأصلية.
ولتحقيق هذه الغاية، قام فريق البحث ببناء نموذج ديناميكي طويل المدى للنظام الشمسي لمحاكاة تطور الشكل المداري للأرض وميل محور الدوران مع مرور الوقت. تحدد هذه التغييرات البطيئة ولكن المستمرة التوزيع المكاني والزماني لضوء الشمس على السطح وهي الأساس المادي لـ "دورة ميلانكوفيتش" الشهيرة. ترتبط دورات ميلانكوفيتش ارتباطًا وثيقًا بالفترات الجليدية وتحكم تناوب المناخ الدافئ والبارد على نطاق عشرات الآلاف إلى ملايين السنين. على مدار ما يقرب من 4.5 مليار سنة مضت، شهدت الأرض ما لا يقل عن خمسة عصور جليدية كبرى، بدأ آخرها منذ حوالي 2.6 مليون سنة وما زال مستمرًا حتى اليوم.
ويظهر البحث أن إحدى الدورات المناخية التي استمرت لنحو 430 ألف سنة، والتي كانت مدفوعة في المقام الأول بجاذبية كوكب المشتري وزحل، تم الحفاظ عليها في عمليات المحاكاة بغض النظر عن وجود المريخ. ولكن عندما تم "إزالة" المريخ من النموذج، اختفى تماما إيقاعان مهمان آخران - أحدهما بدورة تبلغ حوالي 100 ألف عام والآخر بدورة تبلغ حوالي 2.3 مليون عام. وإذا زادت كتلة المريخ في المحاكاة، فسيتم تقصير هاتين الفترتين، مما يشير إلى أنه كلما زادت كتلة المريخ، كلما كان التأثير أقوى على مدار الأرض والمناخ.
تؤثر هذه الدورات طويلة المدى على العوامل الرئيسية مثل الانحراف المركزي لمدار الأرض، وتوقيت الحضيض الشمسي للأرض، والتغيرات في ميل محور دورانها. وهي تحدد شدة الإشعاع الشمسي الذي يتم تلقيه عند خطوط عرض مختلفة في مواسم مختلفة، مما يؤثر بالتالي على توسع وتراجع الصفائح الجليدية وأنماط المناخ الأوسع على المدى الطويل. تظهر نتائج كين أن المريخ يلعب دورًا قابلاً للقياس في العديد من الروابط المذكورة أعلاه وأنه ليس "غير مهم". وأشار إلى أنه نظرا لأن المريخ يدور بشكل أبعد وتهيمن عليه جاذبية الشمس بشكل ضعيف نسبيا، فإن اضطراب جاذبيته على الأرض أكثر "وضوحا" ويمكن القول إنه "تأثير يتجاوز حجمه".
والأكثر إثارة للدهشة هو أن التغيرات في كتلة المريخ تغير أيضًا معدل التغير في ميل محور دوران الأرض. يبلغ الميل الحالي لمحور دوران الأرض بالنسبة إلى مستواها المداري حوالي 23.5 درجة، وهي زاوية تتأرجح ببطء على مدى فترات زمنية طويلة. وتظهر عمليات المحاكاة أنه عندما تزداد كتلة المريخ، ينخفض معدل التغير في ميل الأرض، على غرار "إضافة مثبت" إلى محور الأرض. ويعتقد فريق البحث أن هذا يعني أن المريخ لا يسبب اضطرابًا في الشكل المداري فحسب، بل يوفر أيضًا عامل استقرار إضافي لموقف دوران الأرض إلى حد ما.
نُشرت هذه الورقة البحثية في "منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ" (منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ)، بعنوان "اعتماد دورات ميلانكوفيتش الأرضية على كتلة المريخ". لا تحدد هذه الورقة المساهمة المحددة للمريخ في تطور مدار الأرض فحسب، بل تلمح أيضًا إلى الأهمية الأوسع لعلم الكواكب الخارجية: في الأنظمة النجمية الأخرى، تلك "الكواكب الخارجية" ذات الكتلة المنخفضة الواقعة خارج المنطقة الصالحة للسكن قد تشكل أيضًا بهدوء الاستقرار المناخي لكوكب شبيه بالأرض.
وقال كين إنه عندما يكتشف علماء الفلك كوكبًا يشبه الأرض في المنطقة الصالحة للسكن حول نجوم أخرى، لا يمكنهم التركيز فقط على الكوكب نفسه. إن وجود كويكبات شبيهة بالمريخ في مداره الخارجي سيؤثر بشكل مباشر على الإيقاع المداري واستقرار دوران هذا الكوكب الشبيه بالأرض، وبالتالي يؤثر على ما إذا كانت بيئته المناخية مناسبة لوجود الحياة على المدى الطويل.
لا يمكن للأبحاث إلا أن تؤدي إلى "فرضيات بديلة" حول تاريخ الأرض. لقد أعادت العصور الجليدية كتابة الأنماط البيئية عدة مرات في التاريخ الجيولوجي، مما أدى إلى تقلص الغابات وتوسيع الأراضي العشبية، ودفع سلسلة من التغييرات التطورية الرئيسية بما في ذلك المشي المستقيم، واستخدام الأدوات، والتعاون الاجتماعي. وبدون المريخ، فإن مدار الأرض سيفتقد العديد من الدورات المناخية المهمة. إن ما إذا كانت المسارات التطورية للبشر والأنواع الأخرى ستكون مختلفة تماما، وحتى "ما إذا كنا سنظل موجودين كما نحن الآن" أصبحت أسئلة مفتوحة تستحق الطرح.