6.3K
Около 4 миллиардов лет назад Солнце светило лишь на 75% от того, каким мы его видим сегодня. Но его поверхность была взволнована гигантскими извержениями, которые выбрасывали огромное количество вещества и излучения в космос. Эти мощные солнечные взрывы, возможно, имели решающую роль в разогреве Земли, несмотря на его слабость. Кроме этого, выбрасываемая энергия превратила простые молекулы в сложные, такие как ДНК и РНК, которые необходимы для жизни.
«В то время Земля получала лишь 70% энергии от Солнца, по сравнению с тем, что мы имеем сегодня. Это означает, что наша планета должна была быть ледяным шаром. Вместо этого, геологические свидетельства говорят нам о том, что она была теплой и имела океаны жидкой воды. Мы называем это «Парадокс слабого молодого Солнца». Наше новое исследование показывает, что солнечные бури могли иметь решающую роль в потеплении на Земле», – сказал Владимир Айрапетян, ученый из Центра космических полетов им. Годдарда и ведущий автор публикации в Nature Geoscience.
Ученые собирают по кусочкам историю Солнца, изучая похожие звезды в нашей Галактике. Размещая солнцеподобные звезды в соответствии с их возрастом на своеобразной шкале, астрономы понимают, как Солнце эволюционировало. Именно из такого рода данных, ученые узнали, что Солнце было гораздо более тусклым 4 миллиарда лет назад. Кроме этого, исследования показывают, что молодые светила часто производят мощные вспышки света и радиации, по аналогии с теми, что мы видим сегодня на Солнце.Миссия NASA «Kepler» обнаружила звезды, которые напоминают наше Солнце возрастом несколько миллионов лет. Данные показали много примеров так называемых «супервспышек» – невероятно мощных взрывов, которые очень редки на данный момент на Солнце (одна в сто лет). Тем не менее, данные «Kepler» показывают, что молодые светла способны производить до десятка «супервспышек» в день.
Солнце до сих пор производит вспышки и выбросы масс, но они не являются столь частыми и интенсивными, как ранее. Более того, на сегодняшний день Земля имеет сильное магнитное поле, которое уберегает нас от большей части энергии, достигающей нашей планеты. Космическая погода, однако, может значительно повлиять на магнитосферу Земли, повредив радиосвязь и спутники на орбите. Также вспышки создают полярное сияние, чаще всего вблизи полюсов. Но наша молодая планета имела более слабое магнитное поле.
«Наши расчеты показывают, что в то время частицы из космической погоды путешествовали вниз по линиям магнитного поля, врезаясь в изобилие молекул азота в атмосфере, изменяя химию и создавая условия для жизни», – добавил Владимир Айрапетян.
Атмосфера ранней Земли также отличалась. Молекулы азота составляли в ней 90%, по сравнению с 78% сегодня. Когда энергичные частицы врезались в эти молекулы, они разбивали их на отдельные атомы. В свою очередь, одинокие атомы азота сталкивались с диоксидом углерода, разделяя молекулы и создавая окись углерода и кислород.Свободно гуляющие азот и кислород объединялись в закись азота, который является мощным парниковым газом. Расчеты показали, что, если молодая Земля имела достаточно закиси азота в атмосфере, это позволило бы иметь жидкую воду на поверхности.
Помимо этого, постоянный приток солнечных частиц на Землю в то время сделал больше, чем просто разогрел атмосферу. Солнце предоставило энергию, необходимую для образования сложных молекул, таких как ДНК и РНК, которые в конечном итоге посеяли жизнь.
В тоже время, слишком большое количество энергии может быть губительно для молодых планет. Постоянная цепь солнечных извержений и ливней из частиц может содрать атмосферу, если магнитосфера слишком слаба. Понимание этих процессов поможет ученым определить, какие звезды и какие планеты могут быть гостеприимными для жизни.
«Мы хотим собрать всю необходимую информацию вместе: насколько близко должна быть планета к звезде, насколько сильна должна быть ее магнитосфера. Это поможет найти нам пригодные для жизни экзопланеты вокруг близких и далеких звезд по всей нашей Галактике. Новое исследование объединило ученых из многих областей, тех, кто изучает Солнце, звезды, планеты, химию и биологию. Работая вместе, мы можем создать надежное описание того, как выглядели первые дни нашей родной планеты», – заключил соавтор публикации Уильям Данчи из Центра космических полетов им. Годдарда.