Rozwiązanie paradoksu słabego młodego słońca

Jeśli chodzi o pochodzenie życia na Ziemi jakieś cztery miliardy lat temu, pojawia się problem. W tym czasie młode Słońce było o około 75 procent ciemniejsze niż teraz. To spowodowałoby, że Ziemia byłaby znacznie zimniejsza, w rzeczywistości zbyt zimna dla wody w stanie ciekłym.

Wiemy jednak, że woda w stanie ciekłym jest niezbędna do życia i wiemy z zapisu kopalnego, że życie istniało wówczas na Ziemi. Musiała być obecna woda w stanie ciekłym. Więc co utrzymywało wodę w cieple?

Ten problem, znany jako paradoks słabego młodego Słońca, niepokoił astronomów od lat 70., kiedy zwrócił na niego uwagę Carl Sagan i jego przyjaciele. Zasugerował, że atmosfera ziemska w tamtym czasie musiała być bogata w dwutlenek węgla i że za ocieplenie odpowiada wynikający z tego efekt cieplarniany. Jednak inne dowody sugerują, że atmosfera nie mogła mieć wystarczającej ilości CO2, aby załatwić sprawę. Blog arXiv wyglądał w innych możliwych rozwiązaniach w przeszłości.

Dzisiaj Christoffer Karoff z University of Birmingham i jego kolega wysuwają nową sugestię na podstawie swoich badań kappa Ceti, gwiazdy oddalonej o około 30 lat świetlnych w konstelacji Cetus, która jest bardzo podobna do naszego Słońca, ponieważ miałaby cztery miliardy Lata temu.

Okazuje się, że Kappa Ceti jest niewiele ciekawsza niż kiedyś myśleli astronomowie. Ta młoda gwiazda, mówi Karoff, wytwarza rozbłyski i koronalne wyrzuty masy z szybkością o trzy rzędy wielkości większą niż dzisiejsze Słońce. Konsekwencją jest oczywiście to, że nasze Słońce musiało być tak samo aktywne, gdy było w tym samym wieku co kappa Ceti (około 700 milionów lat).

No i co z tego? W jaki sposób koronalne wyrzuty masy mogą spowodować, że Ziemia stanie się gorętsza? Odpowiedź kryje się w zjawisku znanym jako spadek Forbusha, na cześć astronoma Scotta Forbusha, który badał galaktyczne promienie kosmiczne w latach 30. i 40. XX wieku.

Forbush odkrył, że liczba galaktycznych promieni kosmicznych uderzających w Ziemię spada nawet o 30 procent w ciągu jednego dnia od Słońcu powodującego koronalny wyrzut masy. Powodem jest to, że te wyrzuty to gigantyczne chmury zjonizowanego gazu otoczone silnymi polami magnetycznymi. Te pola po prostu odwracają promienie kosmiczne od Ziemi.

Zatem gdyby wczesne Słońce wytwarzało znacznie więcej koronalnych wyrzutów masy, na Ziemię przybyłoby znacznie mniej promieni kosmicznych.

I tu pojawia się kolejny pomysł. W ostatnich latach różni klimatolodzy spekulowali, że promienie kosmiczne powodują powstawanie chmur w niższych warstwach atmosfery. Chodzi o to, że jonizują cząsteczki i cząsteczki kurzu, które następnie stają się centralnymi punktami kondensacji kropel.

Tak więc mniej promieni kosmicznych prowadzi do mniejszej liczby chmur. Istnieją nawet dowody na to, że zachmurzenie spada podczas spadku Forbusha, chociaż można śmiało powiedzieć, że istnieje pewien spór na ten temat.

Więc myślenie Karoffa wygląda tak. Więcej koronalnych wyrzutów masy w przeszłości Ziemi prowadziło do mniejszej liczby promieni kosmicznych uderzających w Ziemię, co prowadzi do mniejszej pokrywy chmur. Mniejsze zachmurzenie oznaczało, że mniej światła słonecznego zostałoby odbite z powrotem w przestrzeń, co pozwoliłoby na podgrzanie powierzchni.

I to właśnie utrzymywało wodę w stanie ciekłym na powierzchni Ziemi cztery miliardy lat temu.

Zrozumiałeś?

Nr ref.: arxiv.org/abs/1003.6043 : Jak słońce wpłynęło na klimat, gdy życie ewoluowało na Ziemi? - Studium przypadku młodego Solar Twin Kappa Ceti

ukryć