Молодое Солнце - один из главных игроков в возникновении жизни на Земле. И, вероятно, именно невероятно энергичные солнечные вспышки в первый миллион лет жизни снабдили нашу планету энергией, необходимой для нашего появления.
Земля находится на идеальном расстоянии от Солнца, чтобы там смогла развиваться жизнь. Солнце дает планете весь свет, необходимый для процветания. Но когда этот процесс начался четыре миллиарда лет назад, наша звезда была далеко не такой яркой, как сегодня. И наша планета должна была превратиться в ледяной шар.
Солнечные вспышки в зародыше жизни
На сегодня астрономы считают, что именно солнечные вспышки сыграли важную роль в потеплении Земли, чем тепло, исходящее непосредственно от нашей звезды. Потому что они знают, что в первые миллионы лет своей жизни наше Солнце было чрезвычайно активным и солнечные вспышки были частыми. И гораздо более впечатляющими, чем те, о которых мы знаем сегодня. Некоторые из них, должно быть, были в 100 раз более энергичными, чем когда-либо наблюдали астрономы.
Некоторые солнечные бури могут быть разрушительными. Однако, согласно исследованию NASA, очень мощные бури от Солнца 4 миллиарда лет назад могли способствовать потеплению Земли. Они могли даже оплодотворить ее ...
Сравнительные размеры Солнца, Юпитера, Земли и Луны
Четыре миллиарда лет назад «супер-бури» молодого Солнца сотрясали магнитосферу Земли до 10 раз в день.
Как Земля, этот чудесный маленький «голубой шарик», на поверхности которого обитает множество форм жизни, даже в экстремальных и неожиданных условиях, стала пригодной для жизни?
История, полная изгибов и поворотов, которые исследователи из нескольких дисциплин пытаются соединить воедино, вероятно, началась около 4 миллиардов лет назад.
Однако это довольно удивительно, потому что в то время наш мир, казалось, не находился в пригодной для жизни зоне Солнца. Действительно, как показывают модели звездной эволюции, подтвержденные прямым наблюдением нашей звезды, светимость молодого Солнца была примерно на 30% ниже, чем сегодня. Кроме того, в этой более холодной среде можно было бы представить, что на поверхности планеты не было жидкой воды. Как показывают геологические записи, вода была жидкой и обильной, Земля была потенциально обитаемой скалистой планетой. Эта загадка называется «парадоксом слабого молодого Солнца» (Faint Young Sun Paradox). Итак, как объяснить более мягкие условия, царившие на Земле?
Ученые говорят, что только мощный парниковый эффект может компенсировать дефицит солнечной энергии. В течение нескольких десятилетий многие геофизики, геохимики и палеоклиматологи пытались объяснить это с помощью все более сложных климатических моделей. Исследователи NASA во главе с Владимиром Айрапетяном из Центра космических полетов Годдарда считают, что «солнечные бури, возможно, были в центре потепления Земли» и даже «ключом к жизни на Земле».
Благотворное глобальное потепление
Как показывают наблюдения космического телескопа Кеплера, звезда, подобная нашей, в молодости гораздо более неспокойна, чем во взрослой жизни (помните, что в настоящее время Солнце, возраст которого составляет 4,57 миллиарда лет, находится на середине жизни). Солнечные вспышки, которые мы наблюдаем сегодня, какими бы впечатляющими они ни были, они намного слабее, чем в далеком прошлом: от 10 до 50 миллионов раз менее энергичнее. Даже самые мощные, сопровождаемые выбросами частиц (выбросы корональной массы), все еще ниже, чем те, что образовались 4 миллиарда лет назад. Исследователи также говорят о «супер-бурях», когда солнечный ветер дует в 50 раз сильнее, чем сегодня. Они случались примерно 10 раз... в день! Для сравнения, Солнце сегодня намного спокойнее, поскольку самые мощные из них появляются в среднем раз в столетие.
«Наши расчеты показывают, что мы могли регулярно наблюдать полярные сияния вплоть до Южной Каролины [32 ° северной широты]», - говорит главный автор этого исследования. «И когда частицы двигались вдоль линий магнитного поля, они смогли взорвать многочисленные молекулы азота в атмосфере. Оказывается, это изменение химического состава атмосферы могло полностью изменить жизнь на Земле».
Солнце, которое в молодости было примерно на 30% менее ярким, чем сегодня, производило частые извержения, способные разрушить атмосферу ранней Земли. Магнитный экран, однако, выдерживал силу солнечного ветра.
Парниковый эффект и химия пребиотиков
В то время магнитное поле Земли было слабее, а атмосферная оболочка на 90% состояла из молекулярного азота (N2). Этот газ нейтрален и не очень реактивен. Но неистовые и повторяющиеся атаки солнечного ветра смогли разрушить эти молекулы и произвести изолированные атомы азота. Гораздо более активные, они вступили бы в реакцию с диоксидом углерода (CO2) или метаном (CH4), в частности, с образованием моноксида углерода (CO) и закиси азота (N2O), парникового газа в 300 раз мощнее СО2. По мнению авторов, даже если бы его концентрация в атмосфере была низкой, этой закиси азота было бы достаточно, чтобы нагреть ее настолько, что вода будет жидкой на поверхности Земли.
Исследователи утверждают, что изменение химического состава атмосферы могло также инициировать пребиотическую химию благодаря появлению цианистого водорода (HCN). Это очень реактивное соединение действительно может приводить к образованию азотистых соединений, таких как аминокислоты. Вместе пять молекул HCN также могут образовывать аденин (который содержится в молекуле АТФ и нуклеиновых кислотах). Кроме того, дневная энергия, обеспечиваемая солнечным ветром, могла быть той, которая позволяла пребиотической химии достигать больших молекул, таких как РНК.
Такое объяснение является пока только гипотезой, но у него есть заслуга оригинальности, делая гнев молодого Солнца источником жизни для Земли.
Команда Airapetian также напоминает, что непрекращающиеся шквалы солнечного ветра могли разрушить атмосферу Земли (это то, что в конечном итоге произошло с Марсом). Однако он был достаточно сильным, чтобы сопротивляться, и в то же время достаточно пористым, чтобы солнечные частицы могли не мешать ему и взаимодействовать с ним.
В то время как мы ищем другие экзопланеты на орбите вокруг звезд, более или менее таких же горячих и ярких, как наше Солнце, данная работа очень полезна для поиска пригодных для жизни миров, даже обитаемых или находящихся в стадии становления