Клімат нашої планети формувався не лише процесами всередині неї. Дві нові наукові роботи описують, як стан навколишнього космічного простору та молодої зорі впливав на температуру земної поверхні. В одному випадку йдеться про подорож Сонячної системи крізь холодні ділянки Галактики, у другому — про потужні спалахи, що змінювали хімію ранньої атмосфери.
Крізь холодні хмари Галактики
Науковці з центру SHIELD, який вивчає сонячний вітер та великомасштабну динаміку навколосонячного простору, відтворили на комп’ютерних моделях давній шлях геліосфери крізь Чумацький Шлях. Так називають величезну бульбашку заряджених частинок, що оточує Сонячну систему та відгороджує її від міжзоряного середовища. Роботу веде команда під керівництвом Мерав Офер з Бостонського університету.
Як повідомляє рhys.org, розрахунки показали, що щонайменше тричі за останні мільйони років ця оболонка натрапляла на холодні хмари газу та пилу. Тиск щільної речовини стискав її настільки, що Земля тимчасово опинялася за межами захисту.
Масштаб стиснення легше уявити через порівняння. Зазвичай зовнішня межа сонячного вітру пролягає приблизно за 120 астрономічних одиниць, тобто втричі далі за середню відстань від Сонця до Плутона. Скорочення до розмірів земної орбіти означає, що радіус захисної структури зменшився приблизно у 120 разів, а об’єм області, яку вона прикриває, став меншим більш ніж у мільйон разів.
Сліди в осадах і снігу
Три епізоди датують періодами від 2 до 3, від 6 до 7 та від 13 до 14 млн років тому. Модельні розрахунки збігаються з геологічними даними, адже характерні для міжзоряного пилу елементи знаходять у зразках глибоководних осадів антарктичного снігу та місячного ґрунту саме цього віку.
Коли атмосфера опинялася під впливом холодної та густої хмари водню, вміст водяної пари в ній зростав, а рух повітряних мас у верхніх шарах змінювався. Це позначалося на умовах біля поверхні, тому проходження крізь такі ділянки Галактики може бути одним із чинників давніх кліматичних коливань, зокрема окремих зледенінь. Результати опубліковані в рецензованому журналі Annual Review of Astronomy and Astrophysics.
Парадокс слабкого молодого Сонця
Друге дослідження стосується парадокса слабкого молодого Сонця. Три мільярди років тому світність нашої зорі становила лише 70 % від нинішньої, тому за розрахунками поверхня планети мала б повністю замерзнути. Геологічні свідчення показують протилежне, адже рідка вода існувала на Землі задовго до того.
Ключ до розгадки дали спостереження за молодими світилами, схожими на Сонце. Дані космічного телескопа Kepler показують, що такі об’єкти щодня породжують суперспалахи, які розкидають навколо потоки високоенергетичних частинок. Науковець Володимир Айрапетян із Центру космічних польотів імені Ґоддарда та його співавтори припустили, що подібні явища могли бути звичними й для Сонця на ранньому етапі його існування.
У герметичній камері дослідники змішали молекулярний азот, аміак та оксиди вуглецю, відтворивши ймовірний склад первинної атмосфери. Обстріл цієї суміші протонами імітував потік частинок від суперспалахів. Серед продуктів реакцій з’явився закис азоту.
Ця сполука утримує тепло приблизно у 300 разів ефективніше за вуглекислий газ, хоча ультрафіолет молодого світила поступово розщеплював би її знов на азот та кисень. Навіть якби вціліло лише 10 % утвореної речовини, моделювання показує, що екваторіальні широти прогрілися б приблизно до 5°C.
Температура трохи вище нуля виявилася вигіднішою для складання довгих ланцюгів амінокислот, ніж тепліші умови, тому такий сценарій міг сприяти появі первинної органіки. Висновки опубліковані в рецензованому журналі The Astrophysical Journal Letters.
Спільна історія
Обидві роботи описують епохи, розділені мільярдами років, проте вказують на одне й те саме. Земля сформувалася та весь час існує як частина системи з материнською зорею, тому її минуле неможливо розглядати окремо від сонячного.
Модель геліосфери в центрі SHIELD називають цифровим двійником, оскільки вона відтворює взаємодію захисної оболонки з навколишнім середовищем, зокрема з густими міжзоряними хмарами. Той самий інструмент застосовують для оцінки того, наскільки придатними для життя можуть бути планетні системи навколо інших світил.
