Окаменелые капли дождя помогут разгадать парадокс молодой Земли

Открытия, представленные в ходе ежегодного заседания Американского геофизического союза, проливают свет на парадокс молодого слабого Солнца. Вопрос в том, почему молодая Земля в архейский эон (от 2,5 до 4 миллиардов лет назад) не превратилась в громадный снежный ком, ведь интенсивность нашей звезды составляла лишь 70% от сегодняшней? Напротив, планета отличалась обширными жидкими океанами, наполненными примитивными микробами, предками современных производящих метан и потребляющих серу микроорганизмов.

В одном исследовании ученые проанализировали окаменелые капли дождя, упавшие с небес около 2,7 миллиардов лет назад. Обнаружилось, что атмосфера, в которой они сформировались, не особенно отличается от современной. Соответственно, нельзя говорить о повышенном в несколько раз содержании парниковых газов, что считалось необходимым для поддержания высокой температуры на планете.

В ходе второго изучения было выявлено, что ученые могут разгадать парадокс, так как молодой планете в действительности не надо было поддерживать тепло, чтобы обеспечить присутствие жидкой воды. При компьютерном моделировании Земли как трехмерной сферы, даже с тусклым солнцем и атмосферой, не отличающейся от сегодняшней, Земля все же могла поддерживать жидкую воду вокруг экватора, но ее температура не была обжигающе высокой.

«Мы считаем, что в последние сорок лет общество слишком уж усугубляло парадокс слабого молодого солнца, - рассказывает специалист по вопросам климата Эрик Вульф, разработавший компьютерную модель, - молодая Земля могла иметь такую же температуру, как сейчас, ну или может немного ниже».

Слабое Солнце – горячая Земля?

В 1960-х годах ученые с помощью залежей из глубин океана и других окаменелых останков определили, что в архейский период температура земных океанов достигла целых 77 градусов Цельсия. В то же время исследователи провели компьютерное моделирование молодой Земли со слабым Солнцем и атмосферой, похожей на современную, упростив планету до одномерной линии вместо более реалистичной сферы. В итоге получилось, что средняя температура ниже точки замерзания вызвала в их моделях замерзание всей планеты.

Чтобы объяснить парадокс слабого Солнца, ученые предположили, что атмосфера молодой Земли была наполнена гораздо большими объемами парниковых газов, таких как двуокись углерода, которые и поддерживали тепло на планете. Давление возрастает прямо пропорционально содержанию газа в атмосфере, что навело исследователей на испытание этой идеи.

Чтобы выяснить атмосферное давление (и температуру) молодой Земли, астробиолог из исследовательского центра NASA Санджой Сом и его коллеги изучили древнейшие окаменелые капли дождя, найденные в Южной Африке. Во время краткого и небольшого ливня капли упали в древнюю реку, покрытую слоем вулканического пепла. Следы сохранились после того, как их накрыла еще одна легкая пелена пепла.

Для расчета давления в молодой атмосфере исследователи сбросили капли воды с высоты семиэтажного дома и замерили следы, оставленные ими в емкости с пеплом печально известного исландского вулкана. Так как конечная скорость капель зависит от плотности окружающего воздуха, ученые смогли подсчитать давление, узнав скорость, при которой дождь возрастом 2,7 миллиардов лет ударял о поверхность планеты.

Они пришли к выводу, что древнее атмосферное давление не более чем вдвое превышало современное. Соответственно, молодая Земля не могла даже приблизительно иметь такой уровень содержания парниковых газов, как ранее утверждали исследователи. На сегодняшний день, отмечают ученые, вряд ли есть четкое объяснение, почему планета оставалась теплой.

Холодная планета

В то же время Вульф и его коллеги при помощи трехмерного моделирования обнаружили, что даже при более реалистичном уровне атмосферного содержания двуокиси углерода Земля была бы такой же холодной, как в течение последнего ледникового периода. Даже при таких условиях на планете оставались бы небольшие территории в районе полюсов, где температура была выше, что позволяло воде оставаться в жидком состоянии.

Ученые также пересмотрели прежние геологические доказательства, которые использовались для оценки температуры на молодой Земле, такие как донные отложения. Выяснилось, что большая часть этих доказательств не поддерживает теорию о практически кипящей воде.

Например, ранее ученые использовали отсутствие льда в окаменелых отложениях того времени как доказательство того, что Земля была полностью свободна ото льда. В то же время это могло означать, что мы просто его не нашли, отмечает Вульф. И геологические доказательства высокой температуры, обнаруженные в северных широтах, были получены с неизвестной глубины океана, а с приближением к экватору данные могут значительно меняться. Кроме того, на эти доказательства серьезно повлияло разъединение континентов 2,8 миллиардов лет назад. Это означает, что ученые могли исследовать образцы, более присущие тропическим, экваториальным регионам, и, соответственно, на их основании приходить к заключениям о средней температуре на Земле.

Современные исследования поддерживают мысль об умеренном климате на Земле, и открытия могут разгадать парадокс слабого молодого Солнца. «Это позволило бы жидкой воде и формам жизни сохраниться, - говорит Вульф. – Под этим ракурсом парадокс теряет свою загадочность».

Источник: Livescience

• < 11 вкусных последовательностей ДНК
• Водный лед Меркурия – отличное место для поиска внеземной жизни >

Комментарии: