Два новых исследования, выполненных при поддержке NASA, предполагают, что события в далеком прошлом Солнца могли влиять на климат Земли. Одна из работ связывает древние колебания температуры с движением Солнечной системы по галактике, а вторая объясняет, как на молодой планете могла существовать жидкая вода, несмотря на более тусклое светило.
Первая группа ученых из центра SHIELD NASA изучила, как гелиосфера – защитный пузырь из солнечного ветра, окружающий Солнечную систему, – взаимодействовала с межзвездной средой. С помощью компьютерного моделирования они реконструировали путь Солнца через Млечный Путь и выяснили, что система как минимум трижды за последние несколько миллионов лет проходила через очень холодные и плотные облака межзвездного газа и пыли.
Согласно моделям, эти гигантские облака могли настолько сильно сжимать гелиосферу, что ее границы оказывались ближе к Солнцу, чем орбита Земли. В такие периоды, которые, по расчетам, наступали 2–3, 6–7 и 13–14 млн лет назад, наша планета временно лишалась солнечного щита и напрямую контактировала с межзвездной средой. Эти временные рамки совпадают с геологическими данными: в морских отложениях, антарктическом снегу и лунных образцах того времени находят элементы, характерные для межзвездной пыли.
Прямой контакт атмосферы с плотным облаком холодного водорода, как показывают симуляции, мог приводить к росту водяного пара и другим изменениям в верхних слоях атмосферы. Ученые не исключают, что эти процессы влияли на климат у поверхности и могли способствовать наступлению ледниковых периодов.
Второе исследование посвящено «парадоксу слабого молодого Солнца». Около трех миллиардов лет назад Солнце светило примерно на 30% слабее, чем сейчас, и теоретически Земля должна была быть полностью покрыта льдом. Однако геологические данные свидетельствуют о существовании на планете жидкой воды. Ученые под руководством Владимира Айрапетяна из Центра космических полетов Годдарда NASA предложили возможное решение этой загадки.
Они предположили, что молодое Солнце было гораздо активнее и регулярно испускало мощные супервспышки. Потоки частиц от этих вспышек могли запускать в ранней атмосфере Земли химические реакции, которые согревали планету. Чтобы проверить гипотезу, исследователи воссоздали в камере газовую смесь, имитирующую древнюю атмосферу, и облучили ее протонами. В результате эксперимента образовался оксид азота (N₂O) – парниковый газ, который почти в 300 раз эффективнее углекислого газа.
Расчеты показали, что даже если в атмосфере сохранялось всего 10% от произведенного в лаборатории оксида азота, этого было бы достаточно, чтобы поддерживать температуру на экваторе Земли выше точки замерзания воды. Кроме того, прохладные, но не замерзшие условия могли быть благоприятны для химических реакций, которые предшествовали появлению жизни. Таким образом, бурная молодость Солнца, возможно, не только спасла Землю от замерзания, но и помогла создать среду для зарождения жизни.
