Astronomen Petrus Martens från Georgia State University (USA) tror att solen var tyngre i antiken än idag. Detta gjorde det möjligt för den unga stjärnan att skina lika starkt som den gör idag och ge levande förhållanden på jorden och Mars. Nu har ljuset blivit lättare. Forskning, tillgänglig från arXiv.org elektroniska preprint-biblioteket, behandlar den svaga unga solparadoxen. Vi berättar om armaturens historia nedan.
Den unga solen dök upp för ungefär 4,5 miljarder år sedan som ett huvudsekvensobjekt. Enligt standardteorin om stjärnutveckling i antiken var solen cirka 30 procent svagare än den är idag. Det är fortfarande ett mysterium hur den unga jorden med en så svag stjärna var tillräckligt varm för att förse ytan med flytande vatten. Denna motsägelse kallas den svaga unga solparadoxen.
Paradoxen är också relevant för Mars, där hav och hav av flytande vatten fanns i hundratals miljoner år, även om den röda planeten får ungefär hälften av mängden solljus som jorden gör.
Geologiska data tyder på att vatten uppträdde tidigt på jorden och Mars. Solens förflutna kan läras genom att observera andra stjärnor i huvudsekvensen. Simuleringar indikerar att stjärnor av spektraltyper G, till vilka det luminära närmaste jorden tillhör, liksom föremål av klasserna K och M, inte utvecklas för snabbt, och beboelseszonen runt sådana stjärnor förskjuts gradvis utåt.
Paradoxen för den svaga unga solen har föreslagits löst på flera sätt. Anledningen till uppvärmningen av planetens atmosfär var en stark växthuseffekt från koldioxid eller metan, geotermisk energi från det ursprungligen varmare än idag, jordens kärna, jordens nedre albedo i antiken, livet utvecklas i en kall miljö under ett 200 meter tjockt isark, till och med en variant med variabel gravitationskonstant.
Mars i antiken (som konstnären föreställde sig)
Martens tror att de flesta av dessa förklaringar har allvarliga brister. Det är till exempel oklart när växthuseffekten ska sluta, så att det som hände på Venus, vars atmosfär är så het att livet är praktiskt taget omöjligt i det, inte händer. Dessutom har inga tillräckliga spår av överskott av koldioxid ännu hittats i gamla geologiska prover.
Martens tror att många förklaringar av paradoxen för den unga solen bara tar hänsyn till de processer som sker på jorden, och inte på Mars, och föreslår inte en förklaring till denna motsättning för andra planetariska system. I detta avseende bestämde den amerikanska astronomen sig för att återkalla den gamla, men impopulära hypotesen i dag, enligt vilken den antika solen var mer massiv än för närvarande.
Kampanjvideo:
En armatur som tillhör samma spektralklass avger mer energi, ju tyngre den är. Det betyder att om solen i antiken var 30 procent svagare i sin nuvarande storlek är det möjligt att beräkna hur mycket den närmaste stjärnan till jorden var tyngre att skina som den gör idag.
För cirka tre miljarder år sedan förlorade stjärnan, enligt forskarens uppskattningar, cirka 0,000000000000075 av sin massa varje år (cirka tre procent av den ursprungliga massan under tre miljarder år av existens); för närvarande är detta värde två storleksordningar lägre och är obetydligt för att ta hänsyn till förändringen i stjärnans ljusstyrka. Forskaren kom till sådana slutsatser efter att ha uppmärksammat det faktum att solen och de flesta av dessa stjärnor över tid saktar ner sin rotation.
Enligt författaren beror detta på förlusten av deras massa av solen och liknande stjärnor (när lagen om bevarande av vinkelmoment uppfylls). Till exempel är den stora följeslagaren till den binära stjärnan 70 Ophiuchus ungefär 1,1 gånger lättare än solen, är 0,8 miljarder år gammal och blir lättare med en hastighet på 0,00000000000003 solmassor per år. För att lokala planeter ska ha förhållanden som är lämpliga för att det finns flytande vatten måste ett sådant massförlustregime bibehållas i cirka 2,4 miljarder år.
De forntida fulla glacieringarna på jorden, som ersätts av smältande vatten, förklarar Martens på ett ganska prosaiskt sätt - vulkanaktivitet, tillsammans med vilka växthusgaser kommer in i atmosfären, liksom positiv feedback.
Solen
Förlusten av deras massor av solen och liknande armaturer i antiken bör ha åtföljts av framväxten av stabila och starka solvindar (stjärna). Den moderna solen producerar inte sådana utsläpp av materia. Det kan tyckas att stjärnan inte hade någon anledning att göra detta tidigare, så hypotesen om en forntida massiv sol är opopulär. Martens tror att detta inte är så: solens nuvarande massförlust räcker inte för att sakta ner från de första fyra till fem dagarna till de nuvarande 26 dagarna.
Martens syn förklarar inte hur livet ska bevaras på en planet bestrålad av starka stjärnvindar. Samtidigt är förklaringar av paradoxen för den unga solen baserade på växthuseffekten fortfarande relevanta, och med tiden kompletteras dessa teorier.
Till exempel kan inte bara vulkaner utan även asteroider delta i att fylla jordens atmosfär med koldioxid och metan. Så, forskare har skapat en ny modell för gasutsläpp på jorden, som visade växthuseffektens tillräckliga styrka för förekomsten av flytande hav redan i de tidiga stadierna av planetens utveckling, i svagt ljus. Till skillnad från tidigare studier, som också ger en möjlig förklaring till närvaron av flytande vatten på den forntida jorden som använder vulkanisk avgasning (utsläpp av växthusgaser i atmosfären under vulkanutbrott), tar det nya arbetet hänsyn till den aktiva bombardemanget av planeten av asteroider.
När de når hundra kilometer i diameter, orsakar dessa himmelkroppar när de faller till jorden smälter stora mängder stenar och skapar stora lavasjöar. När de svalnar släpper de ut tillräckligt med koldioxid och värmer därmed upp atmosfären. Enligt forskare ledde bombningen av planeten till att svavel släpps ut från tarmarna, vilket är nödvändigt för att bilda organiskt liv.
