Астрономът Петрус Мартенс от Държавния университет в Джорджия (САЩ) смята, че Слънцето е било по-тежко в древността, отколкото днес. Това позволи на младата звезда да блести толкова ярко, колкото днес, и да осигури условия за живот на Земята и Марс. До този момент светилото стана по-леко. Изследванията, достъпни от библиотеката за електронни предпечатки arXiv.org, са насочени към парадокса на младото слънце. Ще ви разкажем за историята на светилото по-долу.
Младото Слънце се появи преди около 4,5 милиарда години като обект на основната последователност. Според стандартната теория за звездната еволюция в древността Слънцето е било с около 30 процента по-слабо от днешното. Остава загадка как при толкова слаба звезда младата Земя беше достатъчно топла, за да осигури повърхността си с течна вода. Това противоречие се нарича парадокс на слабото младо слънце.
Парадоксът е важен и за Марс, на който морета и океани с течна вода са съществували стотици милиони години, въпреки че Червената планета получава около половината количество слънчева светлина, отколкото Земята.
Геоложките данни показват, че водата се е появила рано на Земята и Марс. Миналото на Слънцето може да се научи чрез наблюдение на други звезди от основната последователност. Симулациите показват, че звездите от спектрален тип G, към които принадлежи най-близкото до Земята светило, както и обектите от класове К и М, не се развиват твърде бързо и зоната на обитаемост около такива звезди постепенно се измества навън.
Парадоксът на слабото младо Слънце се предлага да бъде разрешен по няколко начина. Причината за нагряването на атмосферата на планетата беше силен парников ефект от въглероден диоксид или метан, геотермална енергия от първоначално по-топло от днес, ядрото на Земята, албедото на Земята по-малко в древността, животът се развива в студена среда под 200 метра дебела ледена покривка, дори вариант с променлива гравитационна константа.
Марс в древността (както си представя художникът)
Мартенс смята, че повечето от тези обяснения имат сериозни недостатъци. Например, неясно е кога трябва да спре парниковият ефект, така че да не се случи това, което се е случило на Венера, чиято атмосфера е толкова гореща, че животът е практически невъзможен в нея. Освен това в древни геоложки проби все още не са открити достатъчно следи от излишък на въглероден диоксид.
Мартенс смята, че много обяснения на парадокса на младото слънце отчитат само процесите, протичащи на Земята, а не на Марс, и не предлагат обяснение на това противоречие за други планетни системи. В тази връзка американският астроном реши да си припомни старата, но непопулярна днес хипотеза, според която древното Слънце е било по-масивно, отколкото в момента.
Промоционално видео:
Светилото, принадлежащо към същия спектрален клас, излъчва повече енергия, колкото по-тежко е. Това означава, че ако в древността Слънцето при сегашния си размер е било с 30 процента по-слабо, възможно е да се изчисли колко най-близката до Земята звезда е била по-тежка, за да свети, както днес.
Преди около три милиарда години, според изчисленията на учения, звездата губи около 0,0000000000075 от своята маса всяка година (около три процента от първоначалната маса за три милиарда години съществуване); в момента тази стойност е с два порядъка по-ниска и е незначителна за отчитане на промяната в яркостта на звездата. Ученият е стигнал до такива заключения, обръщайки внимание на факта, че с течение на времето Слънцето и повечето от тези звезди забавят своето въртене.
Според автора това се дължи на загубата на тяхната маса от Слънцето и подобни звезди (когато е изпълнен законът за запазване на ъгловия момент). Например големият спътник на бинарната звезда 70 Змееносец е около 1,1 пъти по-лек от Слънцето, на 0,8 милиарда години и става по-лек със скорост от 0,000000000003 слънчеви маси годишно. За да могат местните планети да имат условия, подходящи за съществуването на течна вода, такъв режим на загуба на маса трябва да се поддържа за около 2,4 милиарда години.
Древните пълни ледници на Земята, които са заменени от топяща се вода, Мартенс обяснява по доста прозаичен начин - вулканична активност, заедно с която парниковите газове навлизат в атмосферата, както и положителна обратна връзка.
Слънцето
Загубата на техните маси от Слънцето и подобни светила в древността е трябвало да бъде придружена от появата на стабилни и силни слънчеви (звездни) ветрове. Съвременното Слънце не произвежда такива емисии на материя. Може да изглежда, че преди звездата не е имала причина да прави това, така че хипотезата за древно масивно Слънце е непопулярна. Мартенс смята, че това не е така: настоящата скорост на загуба на маса от Слънцето не е достатъчна, за да се забави от първоначалните четири до пет дни до настоящите 26 дни.
Гледната точка на Мартенс не обяснява как трябва да се запази животът на планета, облъчена от силни звездни ветрове. Междувременно обясненията за парадокса на младото Слънце, основани на парниковия ефект, не губят своята актуалност, освен това с течение на времето тези теории се допълват.
Например не само вулканите, но и астероидите могат да участват в запълването на земната атмосфера с въглероден диоксид и метан. И така, учените създадоха нов модел на освобождаване на газ на Земята, който демонстрира достатъчната сила на парниковия ефект за съществуването на течни океани още в ранните етапи от развитието на планетата, при условия на слаба светлина. За разлика от предишни проучвания, които също предлагат възможно обяснение за наличието на течна вода на древната Земя с помощта на вулканична дегазация (изпускане на парникови газове в атмосферата по време на вулканични изригвания), новата работа отчита активното бомбардиране на планетата от астероиди.
Достигайки сто километра в диаметър, тези небесни тела, когато падат на Земята, причиняват топене на големи обеми скали, създавайки огромни езера от лава. Докато се охлаждат, те отделят достатъчно въглероден диоксид и по този начин загряват атмосферата. Бомбардировките на планетата, според учените, са довели до отделянето на сяра от нейните недра, което е необходимо за формирането на органичен живот.