Công trình do Giáo sư Stephen Kane tại University of California, Riverside thực hiện ban đầu nhằm kiểm chứng giả thuyết từ các nghiên cứu trước đó. Những nghiên cứu này cho rằng các lớp trầm tích đáy đại dương lưu giữ “nhịp điệu khí hậu” liên quan đến lực hấp dẫn của Sao Hỏa — dù hành tinh này ở khá xa và có kích thước nhỏ.

Để kiểm tra, Kane đã sử dụng mô phỏng máy tính nhằm tái tạo chuyển động của các hành tinh trong Solar System và theo dõi sự thay đổi dài hạn trong quỹ đạo cũng như độ nghiêng trục quay của Trái Đất. Những biến thiên này quyết định lượng bức xạ Mặt Trời đến bề mặt hành tinh theo các thang thời gian từ hàng chục nghìn đến hàng triệu năm.

Các biến thiên đó được gọi là Milankovitch cycles — yếu tố quan trọng giúp giải thích sự bắt đầu và kết thúc của các kỷ băng hà. Trong lịch sử 4,5 tỷ năm, Trái Đất đã trải qua ít nhất năm kỷ băng hà lớn, trong đó kỷ gần nhất bắt đầu khoảng 2,6 triệu năm trước và vẫn đang tiếp diễn.

Một chu kỳ quan trọng kéo dài khoảng 430.000 năm chủ yếu do lực hấp dẫn của Venus và Jupiter chi phối. Trong thời gian này, quỹ đạo Trái Đất thay đổi từ gần tròn sang kéo dài rồi trở lại hình dạng tròn hơn, ảnh hưởng đến lượng năng lượng Mặt Trời mà hành tinh nhận được. Tuy nhiên, khi Kane loại bỏ Sao Hỏa khỏi mô phỏng, hai chu kỳ lớn khác — một chu kỳ khoảng 100.000 năm và một chu kỳ kéo dài tới 2,3 triệu năm — biến mất hoàn toàn.

Những chu kỳ này liên quan đến độ lệch tâm quỹ đạo, thời điểm Trái Đất tiến gần nhất tới Mặt Trời và độ nghiêng trục quay của hành tinh. Tất cả các yếu tố đó đều ảnh hưởng đến sự phân bố ánh sáng Mặt Trời trên bề mặt và do đó tác động đến sự mở rộng hoặc thu hẹp của các tảng băng lớn. Kết quả cho thấy Sao Hỏa có ảnh hưởng đo lường được đối với cả quỹ đạo lẫn sự thay đổi khí hậu dài hạn của Trái Đất.

Một phát hiện bất ngờ khác là khối lượng của Sao Hỏa có thể tác động đến tốc độ biến đổi độ nghiêng trục của Trái Đất, hiện khoảng 23,5 độ. Khi khối lượng Sao Hỏa được tăng lên trong mô phỏng, tốc độ thay đổi độ nghiêng của Trái Đất giảm xuống, cho thấy hành tinh đỏ có thể góp phần ổn định trục quay của Trái Đất theo thời gian.

Nghiên cứu được công bố trên Publications of the Astronomical Society of the Pacific không chỉ làm rõ vai trò của Sao Hỏa trong hệ hành tinh của chúng ta mà còn gợi mở ý nghĩa rộng hơn. Các hành tinh nhỏ nằm ở vùng ngoài trong những hệ sao khác có thể âm thầm ảnh hưởng đến sự ổn định khí hậu của các thế giới có khả năng sinh sống.

Kết quả cũng đặt ra câu hỏi thú vị về lịch sử tiến hóa của sự sống trên Trái Đất. Những giai đoạn băng hà từng khiến rừng thu hẹp và đồng cỏ mở rộng, tạo áp lực tiến hóa dẫn tới những thay đổi quan trọng như đi thẳng bằng hai chân, sử dụng công cụ và hợp tác xã hội. Nếu không có ảnh hưởng của Sao Hỏa, quỹ đạo và chu kỳ khí hậu của Trái Đất có thể rất khác — và hình dạng của con người hay các loài động vật ngày nay cũng có thể không như hiện tại.