Mars är hälften så stor som jorden och har en tiondel av dess massa, vilket gör den till en fjäderviktare bland planeterna. Ny forskning visar dock i vilken utsträckning Mars tyst påverkar jordens bana och formar de cykler som driver långsiktiga klimatmönster här, inklusive istider.
Studien är publicerad i tidskriften Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
Stephen Kane, professor i planetarisk astrofysik vid UC Riverside, inledde detta projekt med tvivel om de senaste studierna som kopplar jordens forntida klimatmönster till gravitationella påverkningar från Mars. Dessa studier tyder på att sedimentlager på havsbotten speglar klimatcykler som påverkas av den röda planeten trots dess avstånd från jorden och dess ringa storlek.
”Jag visste att Mars hade en viss inverkan på jorden, men jag antog att den var minimal”, säger Kane. ”Jag trodde att dess gravitationella påverkan skulle vara för liten för att lätt kunna observeras inom jordens geologiska historia. Jag bestämde mig för att kontrollera mina egna antaganden.”
För att göra detta körde Kane datorsimuleringar av solsystemets beteende och av de långsiktiga variationerna i jordens bana och lutning som styr hur solljuset når ytan under tiotusentals till miljontals år.
Hur Mars formar jordens klimatcykler
Dessa cykler av skiftande bana och position, kallade Milankovitch-cykler, är centrala för att förstå hur och när istider börjar och slutar. En istid är en lång period då planeten har permanenta istäcken vid polerna. Jorden har genomgått minst fem stora istider under sin 4,5 miljarder år långa historia. Den senaste började för cirka 2,6 miljoner år sedan och pågår fortfarande.
En Milankovitch-cykel drivs huvudsakligen av Venus och Jupiters gravitation och tar 430 000 år att fullborda. Under den tiden förändras jordens bana runt solen gradvis från nästan cirkulär till mer långsträckt och sedan tillbaka igen. Denna förändring i banans form påverkar hur mycket solenergi som når planeten och kan påverka istäckenas framfart eller tillbakagång.
Denna 430 000-åriga cykel förblev intakt i Kanes simuleringar, oavsett om Mars var närvarande eller inte. Men när Mars togs bort försvann två andra stora cykler, en som tar 100 000 år att fullbordas och en annan som sträcker sig över 2,3 miljoner år, helt och hållet.
”När man tar bort Mars försvinner dessa cykler”, säger Kane. ”Och om man ökar Mars massa blir de kortare och kortare eftersom Mars har en större inverkan.”
Dessa cykler påverkar hur cirkulär eller utsträckt jordens bana är (dess excentricitet), tidpunkten för jordens närmaste avstånd till solen och lutningen på dess rotationsaxel (dess oblikvitet). Dessa påverkar hur mycket solljus olika delar av jorden får, vilket i sin tur påverkar glacialcykler och långsiktiga klimatmönster. Kanes resultat visar att Mars spelar en mätbar roll i båda fallen.
Oväntade resultat och bredare implikationer
”Ju närmare solen en planet är, desto mer domineras den av solens gravitation. Eftersom Mars ligger längre från solen har den en större gravitationell effekt på jorden än om den låg närmare. Den slår över sin vikt”, säger Kane.
Upptäck det senaste inom AI och teknik. Anmäl dig till vårt gratis AI nyhetsbrev och få uppdateringar om genombrott, innovationer och forskning.
En av de mer oväntade upptäckterna var hur Mars massa påverkar hastigheten med vilken jordens lutning förändras. Jorden lutar för närvarande cirka 23,5 grader, och den vinkeln varierar något över tid.
”När Mars massa ökade i våra simuleringar minskade förändringshastigheten i jordens lutning”, säger Kane. ”Så att öka Mars massa har en slags stabiliserande effekt på vår lutning.”
Forskningen kvantifierar inte bara Mars inflytande på jordens bana, utan antyder också bredare implikationer. Kanes simuleringar tyder på att även små yttre planeter i andra solsystem kan tyst forma stabiliteten hos världar som kan hysa liv.
”När jag tittar på andra planetsystem och hittar en planet av jordens storlek i den beboeliga zonen, kan planeterna längre ut i systemet påverka klimatet på den jordliknande planeten”, säger Kane.
Resultaten väcker också andra frågor om hur jorden kunde ha utvecklats annorlunda. Istiderna ledde till att skogarna krympte och gräsmarkerna expanderade i omväxlande faser som drev på viktiga evolutionära förändringar som upprätt gång, verktygsanvändning och socialt samarbete.
”Utan Mars skulle jordens bana sakna viktiga klimatcykler”, tillägger Kane. ”Hur skulle människor och andra djur se ut om Mars inte fanns?”
Mer information: Stephen R. Kane et al, The Dependence of Earth Milankovitch Cycles on Martian Mass, Publications of the Astronomical Society of the Pacific (2025). DOI: 10.1088/1538-3873/ae2800
