遠古太陽「節食」過嗎

當地球在約45億年前還是一大塊新「鑄造」的岩石時，太陽系也是個寒冷的地方。物理學家預測，年輕的太陽散發的能量比今天少15%~25%。這足以將地球上的海洋凍結，並且使火星變得更加寒冷。然而，古代岩石表明，水均能在這兩顆行星上流動。這是一個令人費解的謎題。

多年來，氣候建模專家一直試圖破解這個所謂的「黯淡的年輕太陽」悖論。他們認為，地球和火星上的大氣層由恰當的溫室氣體組成，能起到隔離作用並使溫度保持在冰點以上。不過，如果年輕的太陽在「節食」之後達到現在的重量——在外逸粒子形成的恆星風中擺脫掉約5%的早期重量，那麼它在過去會燃燒得比預測的更旺，從而破解了上述悖論。剩下的唯一問題是什麼呢？科學家無法知道這種恆星「瘦身」是否發生過。

如今，天文學家表示，他們發現了太陽古代重量的潛在「指紋」——保存在火星岩石帶中的氣候變化周期。為尋找標記物，美國耶魯大學行星天文學家Christopher Spalding、加州理工學院地球生物學家Woodward Fischer和耶魯大學天文學家Gregory Laughlin從地球和火星均經歷的軌道周期入手。隨著行星繞太陽旋轉，它們自身的重力會調整彼此的軌道。

在很多的這種相互作用中，有一種力將地球和火星的軌道在一個更圓的路徑和一個更加橢圓的路徑上來回拉動。這種模式引發了地球冰川時代的相對周期，每40.5萬年重複一次。根據該團隊預測，這個周期在太陽系的整個歷史中保持了可靠的時間。

Spalding團隊提出，不斷變化的軌道讓地球和火星同太陽的距離忽遠忽近，兩顆行星上的氣候也因此變化，並在沉積岩中留下周期性的條紋模式，就像斯堪的納維亞半島峽灣崖壁上的一層層帶狀物。例如，當早期行星的軌道使其更接近太陽時，已經濕潤的區域將接收到更多熱量、降水或者降雪，以及由此帶來的更多侵蝕。和處於較冷的軌道周期比，這些時候的沉積層變得相對較厚。

這意味著該方法可被用於追蹤太陽的質量。如果太陽在幾十億年前比現在重5%，它會更加用力地拖拽行星，使這個周期的頻率相應地增加5%，達到約38.6萬年。

不幸的是，由於板塊構造的攪動，地球保存了很少的古代岩石。但火星做到了。為此，Spalding建議，為將來發射到火星的探測器裝載年代測定設備，從而實現這一目的。他在一篇已被《天體物理學快報》接收的論文中報告了相關成果。

2006年，另一個團隊為Spalding的假設打下了基礎。當時，研究人員指出太陽質量和行星際軌道周期大家族之間的線性關係。但相關工作在此停止，因為他們感覺「氣候記錄或地質記錄並未有足夠的解析度」。主導此前研究的亞利桑那大學行星科學家Renu Malhotra表示。她對Spalding的方法持有類似的保留意見。

與此同時，美國宇航局「好奇」號火星車團隊成員、加州大學戴維斯分校地球生物學家Dawn Sumner表示，現代的火星車至少能完成Spalding團隊建議的部分工作。「好奇」號已經測量了暴露在山坡上的沉積層厚度，同時，2020年發射的火星車新確定的著陸點周圍似乎存在可能揭示類似條紋的陡峭岩壁。（宗華）

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