Om en massiv solstorm träffar jorden idag skulle den förstöra tekniken och ta oss tillbaka till mörka tider. Lyckligtvis för oss är sådana händelser extremt sällsynta. Men för fyra miljarder år sedan kan kusliga rymdväder mycket väl ha varit dagens ordning. Bara istället för apokalypsen skulle hon skapa liv. Detta är den häpnadsväckande slutsatsen från en studie som nyligen publicerades i Nature Geosciences. Det bygger på tidigare upptäckter om unga solliknande stjärnor gjorda av Kepler rymdteleskop. Det visade sig att unga armaturer är extremt instabila och släpper en otrolig mängd energi under "solens superflares." Vårt vildaste rymdväder kommer att se ut som regn i jämförelse.
NASA: s Vladimir Hayrapetyan visade att om vår sol var lika aktiv i fyra miljarder år, kan den göra jorden mer beboelig. Enligt Hayrapetyans modeller inledde de kemiska reaktioner som bidragit till ackumuleringen av växthusgaser och andra väsentliga ingredienser för livet när solens superfläckar avviker vår atmosfär.
"Under fyra miljarder år måste jorden ha varit djupfryst," säger Hayrapetyan och hänvisar till den "svaga unga solparadoxen" som formulerades först av Carl Sagan och George Mullen 1972. Paradoxen kom när Sagan och Mullen insåg att jorden hade tecken på flytande vatten för 4 miljarder år sedan, men solen var 30% ljusare. "Det enda sättet att förklara detta är att på något sätt slå på växthuseffekten," sade Hayrapetyan.
Ett annat mysterium om den unga jorden är hur de första biologiska molekylerna - DNA, RNA och proteiner - samlade tillräckligt med kväve för att bildas. Som det är idag, bestod atmosfären på forntida Jorden mestadels av inert kväve (N2). Även om speciella bakterier, "kvävefixer", räknade ut hur man bryter ner N2 och omvandlar den till ammoniak (NH4), saknade tidig biologi denna förmåga.
Den nya studien erbjuder en elegant lösning på båda problemen i form av rymdväder. Forskningen började för flera år sedan när Hayrapetyan studerade stjärnornas magnetiska aktivitet i Kepler-databasen. Han fann att stjärnor av G-typ (som vår sol) är som dynamit i deras ungdom: de släpper ofta energipulser motsvarande 100 biljoner atombomber. Den mest kraftfulla geomagnetiska stormen som människor har upplevt och som orsakade blackouts runt om i världen, Carrington-händelsen 1859, bleknar i jämförelse.
”Det här är en enorm mängd energi. Jag kan knappast föreställa mig det, säger Ramses Ramirez, en astrobiolog vid Cornell University som inte deltog i studien men arbetar med Hayrapetyan.
Mycket snart gick det upp för Hayrapetyan att han kunde använda denna upptäckt för att undersöka solsystemets tidiga historia. Han beräknade att för 4 miljarder år sedan kunde vår sol skjuta upp dussintals superflar med några timmar, och en eller till och med flera av dem kunde träffa magnetfältet varje dag. "Man kan säga att jorden attackerades ständigt av de gigantiska Carrington-händelserna," säger han.
Med hjälp av numeriska modeller visade Hayrapetyan att solens superfläckar måste vara tillräckligt kraftfulla för att drastiskt komprimera jordens magnetosfär, den magnetiska skärmen som omger vår planet. Dessutom var laddade solpartiklar tvungna att slå ett hål i magnetosfären nära planetens poler, gå in i atmosfären och kollidera med kväve, koldioxid och metan. "Så alla dessa partiklar interagerar med molekyler i atmosfären och skapar nya molekyler - en kedjereaktion," säger Hayrapetyan.
Kampanjvideo:
Dessa sol-atmosfäriska interaktioner producerar kväveoxid, en växthusgas med en global uppvärmningspotential på 300 gånger CO2. Hayrapetyans modeller antyder att tillräckligt med kväveoxid kunde ha producerats vid den tiden för att planeten skulle börja värma upp kraftigt. En annan produkt från den oändliga solstormen, vätecyanid (HCN), kan befrukta ytan med det kväve som krävs för att bilda livets första byggstenar.
"Människor tittade på blixtar och fallande meteoriter som sätt att initiera kvävekemi," säger Ramirez. "Jag tycker att det coolaste med detta arbete är att ingen har tänkt att titta på solstormar tidigare."
Nu måste biologer bestämma huruvida den exakta blandningen av de önskade molekylerna kunde ha födts efter en superfloss och sedan ge upphov till liv. Denna forskning pågår redan. Forskare vid Institute of Terrestrial Life Sciences i Tokyo använder redan Hayrapetyans modeller för att planera nya experiment för att simulera förhållanden på forntida jorden. Om dessa experiment kan producera aminosyror och RNA, kommer kanske rymdväder att läggas till listan över möjliga gnistor av liv.
Utöver allt annat kan Hayrapetyans modeller belysa Marss brukbarhet tidigare. Röda planeten tros ha varit full av vatten för fyra miljarder år sedan. Sådan forskning kommer också att vara praktiskt i sökandet efter liv utanför vårt solsystem.
När allt kommer omkring, har vi precis börjat ta reda på vad som utgör en”potentiellt beboelig zon” av en stjärna, där planeter kan ha hav med flytande vatten. Men nu bestäms den bebodda zonen endast av stjärnans ljusstyrka.
”Så småningom kommer vi att ta reda på om en stjärnas energi kan hjälpa till att skapa biomolekyler. Kanske utan hennes liv skulle vara ett sant mirakel."
ILYA KHEL
