Парадокс молодого Солнца объяснен

Парадокс атмосферы ранней Земли, мучивший ученых на протяжении почти полстолетия, возможно, получил свое новое решение.

Так называемый «парадокс молодого Солнца» («парадокс слабого молодого Солнца») - впервые предложенный Карлом Саганом (Carl Sagan) и его коллегой Джорджем Малленом в 1972 году - указывает на тот факт, что в первой половине своего более, чем четырехмиллиардлетнего существования Земля была покрыта жидкими океанами, несмотря на то, что Солнце, вероятно, обладало лишь 70-ю процентами яркости по сравнению с тем, на что оно способно сегодня.

При таких условиях вода на Земле должна была бы просто замерзнуть, говорят исследователи. Однако имеется достаточно доказательств в геологической летописи Земли, что жидкая вода и жизнь на планете в то время существовали.

За последние несколько десятилетий, ученые предлагали несколько возможных механизмов, которые могли бы сохранять Землю «подрумяненной», позволяя воде не замерзать в период ранней истории нашей планеты — в так называемое «архейское время». И все же, когда ученые начинают думать, что им удалось решить данный парадокс, другие исследователи выдвигают альтернативные объяснения, отвергая прежние теории [livescience.com].

В журнале «Nature» команда во главе с Миником Розингом (Minik Rosing) предлагает альтернативное решение ведущей теории, опирающейся на гипотезу парникового эффекта. 

Популярно говоря, проблема заключается в следующем: некогда молодая Земли получала от Солнца гораздо меньше тепла. Четыре миллиарда лет назад низкая яркость солнечного освещения могла «заморозить» океаны Земли, однако доказательств в геологической летописи Земли того, что в то время существовала и жидкая вода, и жизнь, предостаточно [Space.com]. Так в чем же дело? Традиционное объяснение восходит к 1970-м годам. Из него следует, что тогда мощный парниковый эффект был гораздо сильнее, чем мы переживаем сегодня, и именно он «держал» Землю теплой для того, чтобы не допустить превращения воды в лед. В 1972 году Саган и Маллен посчитали, что для такого эффекта потребовалось бы интенсивной концентрации двуокиси углерода в атмосфере в течение архейского периода.

Но доказательств нет, утверждает, Розинг. Для исследования парниковой гипотезы, он и его команда изучили ленточные железные формирования во льдах Гренландии, датируемые 3,8 млрд. лет. Они сосредоточили свое внимание на двух минералах, магнетите и сидерите, которые обеспечивают доказательства концентрации СО2 в атмосфере. Слишком много CO2 - и магнетит не может формироваться, в то время как для сидерита верно обратное [ScienceNOW]. Согласно розинговскому анализу, концентрация CO2 в атмосфере могла быть выше в три раза, чем сегодня, однако этого отнюдь не достаточно для концентрации тепла, необходимого для предотвращения превращения Земли в снежный ком.

Розинг выдвигает свое решение. В то время, говорит он, континенты были меньше и, следовательно, больше поверхности Земли было покрыто водой. Поскольку вода способна поглощать тепла больше, чем суша, то в таких условиях крайне водянистая Земля вполне могла сохранить тепло. Во-вторых, по его словам, в начале над Землей не было обильной облачности из-за того, что жизнь только-только возникла. Капельки воды, которые формируют облака благодаря облачным ядрам конденсации - химическим веществам, вырабатываемым водорослями и растениями, которых в то время на Земле не было [Space.com]. По словам ученого, аналогичный эффект вы можете наблюдать и в наши дни в районах открытого моря, где ни много морской жизни и слабо выражена облачность. Ну, а если над молодой Землей действительно было мало облаков, то следовательно и больше солнечного света достигало поверхности нашей планеты.

Специалист по атмосферным наукам Джеймс Кастинг говорит, что если команда Розинга права, то их идея может иметь приложение и вне истории нашей собственной планеты, что позволит расширить «обитаемость» экзопланет для охотников, ищущих внеземную жизнь. Между тем, предложенный Розингом и командой ответ не полон. "Я думаю, что их механизм терпит неудачу, поскольку «их» условия едва подводят планету к точке замерзания", сказал Кастинг, добавив, что также их гипотеза не принимает в расчет и ледяную корку планеты [Discovery News].