Ученые в течение длительного времени полагали, что не будь Луны, наклон оси Земли к плоскости эклиптики изменялся бы очень сильно и относительно быстро, от нуля градусов, когда Солнце постоянно находится над экватором, до 85 градусов, когда Солнце светит практически прямо на один из полюсов.

Устойчивость планеты имеет большое влияние на развитие жизни. Планета, которая колеблется туда-сюда, была бы подвержена очень сильным и резким изменениям климата, что, безусловно, не могло бы не сказаться на эволюции сложной жизни.

Однако новые результаты численного моделирования говорят о том, что даже не будь Луны, наклон оси Земли к плоскости эклиптики изменялся бы в пределах 10 градусов. Влияние планет Солнечной системе поддержало бы Землю. Даже без близкого соседа, Луны, она не осталась бы одинокой и беспомощной.

Стабилизирующий эффект Луны на вращение Земли, таким образом, является отнюдь не столь важным для развития жизни, как считалось раньше. Первым автором соответствующего доклада на заседании Американского астрономического общества является Джейсон Барнс из Университета Айдахо.

Это исследование также указывает на то, что наличие крупного (по сравнению с планетой) близкого спутника не является необходимым для зарождения жизни и на других планетах во Вселенной.

Из-за гравитационного притяжения звезды планета, обращающаяся вокруг нее, испытывает прецессию оси собственного вращения. Период прецессии составляет тысячи лет. Прецессия – это вращение (равномерное в случае регулярной прецессии) оси тела, вокруг которой само это тело также вращается.

Аналогичные изменения испытывает и орбитальная плоскость планеты (плоскость эклиптики). Если наступает резонанс частот прецессии оси вращения планеты и изменения ее орбитальной плоскости, ось вращения может испытывать хаотические и очень резкие отклонения. В случае Земли этому препятствует гравитационное притяжение Луны. Это воздействие не дает возникнуть резонансу, гораздо более вероятному в системе двух тел, чем в системе трех. Увеличивая скорость прецессии оси Земли, Луна не дает ей попасть в резонанс с прецессией плоскости эклиптики, уменьшая тем самым флуктуации и скорость изменения положения оси вращения Земли в пространстве. Система становится более устойчивой.

Луну можно назвать относительно большим спутником. Она всего в сто раз меньше Земли, тогда как Марс, например, более чем в 60 миллионов раз превышает свою крупнейшую Луну, Фобос, по массе.

Такая разница неудивительна. Ведь спутника Марса, Фобос и Деймос – захваченные его гравитацией астероиды, тогда как Луна, согласно наиболее распространенной на данной момент версии, образовалась в результате столкновения Земли с телом, размером с Марс.

По оценкам ученых, только один процент планет, сходных с Землей, имеют такую крупную луну. В этом случае логично ожидать, что все эти планеты испытывают серьезные проблемы со своей прецессией.

Хотя наша Луна увеличивает степень устойчивости Земли, согласно новому исследованию, притяжение других планет, в особенности Юпитера, предотвратило бы хаотическое изменение наклона оси Земли и, что еще более важно, амплитуду изменения угла наклона.

«Поскольку Юпитер – самая массивная планета, именно он определяет среднее значение орбитальной плоскости для планет Солнечной системы», – утверждает Барнс.

Без Луны, согласно исследованию команды Барнса, угол наклона Земли к плоскости эклиптики колебался бы в диапазоне 10-20 градусов, а период этих колебаний составлял бы более полумиллиона лет.

Такое изменение угла наклона кажется небольшим, но не стоит забывать, что изменения порядка одного градуса были ответственны за ледниковые периоды на нашей планете.

Согласно Барнсу, существующее смещение очень невелико, но даже этот небольшой эффект, вкупе с современным климатом, приводит к серьезным изменениям.

Однако когда речь заходит о жизни, 10 градусов – не катастрофическое изменение. «Оно имело бы влияние на эволюцию, но не остановило бы развитие крупных, разумных форм жизни», считает Барнс.

Более того, будь Юпитер ближе к Земле, ее орбита прецессировала бы быстрее, что привело бы к обратному влиянию Луны: ее притяжение привело бы к хаотическому поведению оси Земли.

«Луна может оказывать как стабилизирующее, так и дестабилизирующее воздействие, в зависимости от конфигурации всей системы», – говорит Барнс.

Ученые также определили, что планеты, вращающиеся в обратную сторону, должны претерпевать меньшие изменения в положении своей оси чем те, которые вращаются со своим солнцем в одну сторону.

«Мы полагаем, что начальное направление вращения устанавливается случайным образом, – говорит Барнс. – Если это действительно так, то половине планет во Вселенной и вовсе незачем бояться за положение своей оси».

По мнению Барнса, важнейший фактор, оказывающий влияние на направление вращения планеты – это столкновения. Тело, которое врезается в нее последним, определяет направление и скорость вращения.

Заключение о том, что половина планет не должна испытывать резких колебаний положения оси вращения, на другую половину могут благотворно действовать планеты ее солнечной системы означает, что число потенциально обитаемых планет возросло. По мнению Барнса, до 75 процентов планет в зонах обитания их звезд могут быть достаточно устойчивы для поддержания жизни, хотя это еще надо проверить.

Раньше считалось, что для устойчивого климата нужна большая луна, что ограничивало число потенциально обитаемых планет одним процентом.

«Большая луна увеличивает степень устойчивости планеты, – говорит Барнс. – Но в большинстве случаев в этом нет необходимости».