Orbitální chaos v New Jersey

Dnes dopoledne jsem absolvoval zajímavou přednášku Ivanky Charvátové o pohybu Slunce kolem středu sluneční soustavy a o vlivu, který by tento pohyb mohl mít nejenom na zemské klima, ale také např. prostřednictvím změny těžiště Země na vulkanizmus. Celé toto téma (viz Vesmír 72, 365, 1993/7) působí poněkud astrologicky, protože Slunce je vychylováno Saturnem a Jupiterem, takže se dá říct, že planety ovlivňují chod Země. Naprosto zřejmé je to u Měsíce, který stabilizuje pozici zemské osy a pomáhá k tomu, že Země se v prostoru nemůže chaoticky naklánět, což by vedlo k náhlým změnám klimatických pásem a rozmanitým katastrofám. Mimochodem, stabilizující roli Měsíce na život na Zemi překvapeně hodnotil jeden z psychiatrů paralelou na manželství. Říkal: „Už konečně rozumím, proč v každé správné mytologii je Luna ženou. V dobře fungujícím manželství má totiž žena důležitou funkci stabilizátoru zmírňujícího výkyvy tak nezodpovědných jedinců, jakými jsou muži, kteří mají tendenci naklánět se všemi možnými směry a propadat orbitálním chaosům jiných oběžnic...“

Planetární historie naší sluneční soustavy nás velice zajímá z mnoha příčin. Země jako do určité míry pružné těleso se musela vyrovnávat s gravitačním působením planet např. vznikem globálních tektonických sítí. Rovněž globální ekosystém jistě reagoval na změny sluneční konstanty. Problém je ten, že k historii naší sluneční soustavy můžeme přistupovat buď na základě teoretických modelů, které jsou pro vzdálenou minulost čím dál méně přesné, nebo na základě dedukovaných změn v pozemských sedimentech, které však bývají víc ovlivněny bezprostředními zemskými příčinami.

Např. na změny sluneční aktivity za posledních asi 10 tisíc let usuzujeme ze změn obsahu kosmogenního izotopu ¹⁴C v letokruzích stromů. Metoda spočívá v tom, že odpočítáváme letokruhy a tím určíme stáří. Takto datovaný vzorek analyzujeme na obsah ¹⁴C, ze kterého spočítáme instrumentální stáří vzorku. V několika obdobích pak zjistíme tzv. „inverzní stáří“, to znamená, že vzorky blíž středu kmene, a tedy starší, vykazují nižší radiouhlíkové stáří než vzorky dál od kmene, tedy mladší. Nejde o analytickou chybu, ale o vyšší produkci kosmogenního izotopu ¹⁴C ve vyšších vrstvách atmosféry. Vyšší produkci obvykle interpretujeme jako zvýšení sluneční činnosti, ale ve skutečnosti často jde pouze o zeslábnutí magnetického pole Země, které naši planetu do určité míry chrání před tvrdým zářením. Takto klopotným způsobem se pokoušíme objasnit historii Slunce.

Paul Olsen z Lamontovy-Dohertyho observatoře Kolumbovy univerzity v New Yorku se pokusil řešit problém orbitálního chaosu blízkých planet pomocí břidlic mezozoické formace Newark ve státě New Jersey. Jde o souvrství písečných břidlic mocné až 6 km, jež se usazovalo v mělkém prostředí lagun a průtočných jezer, které poměrně citlivě reagovaly na periodické změny klimatu po souvislou, neuvěřitelnou dobu 200 milionů let. Díky mělkým lagunám se ve formaci Newark zachovalo velké množství dinosauřích stop, dnes tak populárních, které se hojně nalézají na desítkách lokalit východního pobřeží USA. I Steve Spielberg mezi nimi dlouhou dobu žil...

V břidlicích se jednak střídají mělké, organickou hmotou bohaté partie, jednak hlubší, nebo naopak suchozemské písčité partie. V dobách, kdy fungoval monzunový cyklus a srážky byly hojné, se usazovaly tmavé sedimenty. Když došlo k vysušení, začaly se objevovat hnědé až červené vrstvy, charakteristické pro aridní podmínky. Pro cyklickou analýzu pomocí Fourierových řad je nejprve nutné z řady vrtů sestavit pokud možno úplný profil pánví, změřit mocnosti jednotlivých vrstev a charakterizovat prostředí jejich vzniku. Hlavní astronomické cykly, které byly potvrzeny v pánvi Newark, jsou dlouhé 20 a 100 tisíc let. Známe je z řady jiných lokalit a přičítáme je Milankovičovým cyklům sluneční aktivity. Kromě toho byly ve formaci zjištěny cykly o délce trvání 2 miliony let, které jsou úplně nové, protože málokterý vrt je tak hluboký, aby se v něm mohlo projevit několik desítek takových cyklů. Paul Olsen přičítá dvoumilionový cyklus orbitálnímu chaosu mezi Zemí a Marsem, který způsobil střídání vlhčích a sušších období. Reakce Olsenových kolegů je jednoznačná – ano, je nutné zkoumat cykličnost sedimentárních souvrství, protože mohou pomoci při řešení historie sluneční soustavy. Je jisté, že astronomie a geologie budou stále víc spolupracovat, ale zemský systém je sám o sobě tak složitý, že to bude zavile dlouhá cesta (Science 263, 323, 1994).