Kuidas varane Maa soojendas vaatamata nõrgale päikesele

Maa pilt 121212

NOAA satelliit GOES-15 napsas selle Maa pildi 12-12-12. (Pildikrediit: NASA/NOAA GOES projekt/Dennis Chesters)



Teadlaste sõnul võivad Maa varajases atmosfääris olevad molekulide kokkupõrked takistada meie planeedi külmumist eonide eest, mil päike oli palju tuhmim kui praegu, hoides maailma piisavalt soojaks, et elu tekiks.



See äsja leitud soojendav efekt võib mõjutada seda, mida kaugete maailmade teadlased arvavad, et võõrmaalaste elu võib elada, lisasid uurijad.

Kui päike oli noor, soovitavad mudelid, et see oli vaid 70 protsenti nii ere kui praegu. Maa ajaloo esimese 2 miljardi aasta jooksul viitavad aga geoloogilised tõendid maa oli veel piisavalt soe, et liustikud ei katnud kogu selle pinda, võimaldades varajast elu tekkida.



Teadlased, sealhulgas Carl Sagan, on pakkunud välja mitmeid võimalikke lahendusi sellele nn 'nõrga noore päikeseparadoksile'. Võib -olla aitas planeedi sooja hoida kompleksne globaalse soojenemise gaaside valmistamine. Võib -olla oli päike eredam kui varem arvati. Või võib -olla neelas varane Maa rohkem päikesevalgust kui varem soovitatud.

Kuid paljudel neist mõjudest on hiljem leitud olulisi nõrkusi, ütles uuringu juhtiv autor Robin Wordsworth, Chicago ülikooli planeediteadlane.

Wordsworth ja tema kolleeg Raymond Pierrehumbert soovitavad oma uues uuringus, et vesiniku ja lämmastiku molekulide kokkupõrked Maa varajases atmosfääris võisid aidata neil sissetulevat päikesekiirgust kinni püüda ja planeeti soojendada. [ Maa atmosfäär ülalt alla (infograafik) ]



Maa elu kaitsev atmosfäär

Molekulid võivad neelata infrapunavalgust - sellist, mida kõige sagedamini soojuseks eraldatakse - valgusele reageerides. Kasvuhoonegaasid, näiteks süsinikdioksiid, võivad neelata infrapuna footoneid ja soojendada planeeti, kuid lämmastik ja vesinikgaas üldiselt seda ei tee.

'Kui aga atmosfäär on piisavalt tihe, jäävad vesiniku ja lämmastiku molekulid aeg-ajalt üksteisega kokku põrkudes, moodustades uued vesinik-lämmastik' dimeermolekulid ',' ütles Wordsworth. 'Nendel dimeeridel on palju erinevaid võnkumisviise, mis võimaldab neil väga tõhusalt neelata infrapuna footoneid ja seega hoida planeedi pinda soojas.'



Varasemad uuringud olid näidanud, et varane Maa ei olnud vesinikurikas.

'Vesinik on nii haruldane gaas Maa atmosfäär täna tundub see esmapilgul hullumeelne, et see võis kunagi mängida rolli kliima soojenemisel, 'ütles Wordsworth.

Kuid hiljutised arvutused näitavad, et varajane Maa atmosfäär võis tegelikult olla kuni umbes 30 protsenti gaasilist vesinikku. Wordsworth ja Pierrehumbert leidsid, et kui Maa varajases atmosfääris oleks 10 protsenti vesinikgaasi, oleks see võinud pinnatemperatuuri tõsta lausa 18–27 kraadi Fahrenheiti (10–15 kraadi) võrra.

Vesiniku-lämmastiku soojenemine on eriti huvitav, kuna sellel on suur mõju maailma ülemaailmse elukogukonna biosfääri arengule, ütles Wordsworth. Varem eeldasid teadlased üldiselt, et metaani tootvaid, vesinikku söövaid mikroobe pidi olema varajasel Maal palju, sest nad arvasid, et atmosfääri metaan on planeedi soojendamiseks vajalik.

'Sellel ideel on probleeme, sest varajastes Maa tingimustes on metaan tegelikult üsna ebaefektiivne kasvuhoonegaas,' ütles Wordsworth. 'Meie töö näitab, et Maa oleks võinud jääda soojaks isegi siis, kui varajane biosfäär poleks suures koguses metaani välja valanud.'

Tegelikult võisid need mikroobid kliima soojendamise asemel metaani tekitamise asemel jahutada, nagu varem arvati, vesinikku tarbides.

'Kliima ja bioloogia vahelise seose lahtiühendamine varajasel Maal meie tulemuste valguses on tulevaste uuringute jaoks põnev teema,' ütles Wordsworth.

Võõraste Maa atmosfäärid

See soojendav efekt võib olla meie planeedi kliima mõistmisel väga oluline, 'lisas Wordsworth. 'Eelkõige võib see kaasa tuua suuremate planeetide-nn' super-maade '-elamistsooni määratluse laiendamise, mis on kaugel nende vastuvõtvatest tähtedest.'

Tähe elamiskõlblik tsoon on ala, kus planeedi pind on piisavalt soe, et säilitada vedelat vett. Kuna elu leidub praktiliselt kõikjal, kus Maal on vedelat vett, võib see soojendav efekt seega mõjutada elumärkide või biosignatuuride otsimist võõrastes maailmades, ütles Wordsworth. Ta lisas, et supermaadel on atmosfäär, mis on suhteliselt rikas vesiniku ja lämmastiku poolest.

'Loodame, et meie tulemused julgustavad teadlasi välja töötama teiste tähtede ümber asuvate planeetide elamiskõlbliku tsooni laiendatud määratluse ja mõtlema rohkem sellele, kuidas saaks biosignatuure tuletada vesinikurikka atmosfääriga planeetidelt,' ütles Wordsworth.

'Nõrga noore päikeseparadoksi kallal on tehtud palju varasemaid töid ja oleme kindlad, et meie uuring ei jää viimaseks sõnaks,' lisas Wordsworth. 'Loomulikult on täiesti võimalik, et varajane Maa hoiti mõjude kombinatsiooniga soojas.'

Wordsworth ja Pierrehumbert kirjeldasid oma järeldusi ajakirja Science 4. jaanuari numbris.

Jälgige guesswhozoo.com Twitteris @Spacedotcom . Meil on ka Facebook & Google+ .