Все модели эволюции звезд показывают, что вначале наше солнце должно было светить довольно плохо. Мощность звездного генератора была на 25-30% меньше, чем сейчас. Эта энергия была настолько мала, что ее было бы недостаточно, чтобы нагреть поверхность Земли до положительных температур. Это правда, что яркость звезды неуклонно росла, но если бы только Солнце обладало решающим голосом, земной шар начал бы оттаивать только 2–2,5 миллиарда лет назад.
Однако история планеты пошла по-другому. Геологические открытия показывают, что уже 3,5–4 миллиарда лет назад на Земле были океаны. Присутствие жидкой воды трудно совместить с отрицательными температурами, и поэтому что-то не соответствует предположениям. В 1972 году два американских астронома Карл Саган и Джордж Маллен размышляли об этом удивительном противоречии в статье в журнале Science. Загадку они назвали «парадоксом слабого молодого Солнца». Они пришли к выводу, что-либо Солнце сияло сильнее, чем мы думаем, либо что в атмосфере Земли было много парниковых газов, которые нагревали планету.
Саган и Маллен выступили за вторую гипотезу, указав на аммиак (NH3) в качестве основного фактора, который нагревал климат ранней Земли. Однако их теоретическое положение длилось недолго. Наблюдения и эксперименты, проведенные в конце 1970-х годов, показали, что аммиак нестабилен и легко разрушается под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения. Таким образом, гипотеза об аммиаке отошла на второй план и сегодня имеет мало сторонников. Это не значит, что мы уже знаем объяснение «парадокса слабого солнца». На протяжении более четырех десятилетий ученые пытались разгадать эту загадку и выяснить, какое счастливое совпадение наш глобус проявил за первую половину своего существования, как мир из мультфильма «Замороженные». Какой фактор "имел эту силу" что мы будем вспоминать звание получившего Оскара хита из этого фильма, чтобы «зажечь то, что тлеет», то есть сделать Землю довольно приятной землей, пригодной для жизни. И на самом деле быстро через колонизированную жизнь.
В поисках сидерита
Когда выяснилось, что аммиак лучше исключить из списка чудесных, согревающих землю веществ, сразу же было предложено что-то взамен - углекислый газ (CO2), выделяемый вулканами. Это был самый распространенный ответ на вопрос о том, что нагревало поверхность молодой Земли в течение следующих миллиард или около того лет.
Конечно, были предприняты попытки рассчитать, сколько газа должно быть в древней атмосфере, чтобы оно могло компенсировать дефицит солнечного тепла. В 1990-е годы Джеймс Кастинг, сегодня профессор государственного университета Пенсильвании в Филадельфии, пришел к выводу, что уровень углекислого газа должен быть в несколько сотен и тысячу раз выше, чем сегодня. Звучит впечатляюще, но стоит подчеркнуть, что это будет лишь малая часть этого хранилища CO2, которое образовано земными породами. Поэтому считалось, что вещь в основном объяснена. Не хватало только одного: исследования, подтверждающие обоснованность теоретических соображений. И здесь теоретики встретили значительное разочарование. Все началось с анализов, которые сотни раз цитировал Роб Рай, геохимик из Гарвардского университета. Его интересовал химический состав ископаемых почв 2,2-2,8 млрд. лет назад. Вместе со своим коллегой Генрихом Холландом он решил поискать кристаллы сидерита - минерал с половиной железа, а также кальций и углерод. Его присутствие было бы сильным аргументом, что в то время в атмосфере Земли было много углекислого газа. Но, к удивлению самих ученых, их анализ не подтвердил это. Исследователи подсчитали, что газа было как минимум в пять раз меньше, чтобы компенсировать недостаток солнечного тепла на Земле и нагревать ее до положительных температур.
Вскоре выступили многие критики, которые точно указали на различные слабые стороны исследования Гарвардской группы (таковыми были они). В науке каждая новинка обычно должна противостоять скептическому огню скептиков, и пословица первой ласточки, которая еще не делает весну, кажется здесь особенно верной. Но было посеяно сомнение, и как только был выдвинут тезис о том, что, возможно, не углекислый газ, который спас древнюю Землю от превращения в ледяное царство, потребовалась проверка.
Дальнейшие геохимические исследования продолжались. Многие были проведены в течение следующих нескольких лет. И обычно выяснялось, что исследователи, хотя и шли разными путями, обычно достигли той же точки, которую ранее достигли Рай и Холланд. Эти новые аргументы также не относятся к категории бесспорное, но - первое - много косвенных улик, а во-вторых, и что более важно - несмотря на напряженные поиски не нашли ни одного свидетельства того, что бы подтвердить решающую функцию углекислого газа в потепление климата Земли в течение первых 2, 5–3 миллиарда лет.
Одноклеточные обогреватели
Советов не было, искали дополнительные источники тепла. Метаном уже интересовались некоторые исследователи. Это соединение является гораздо более мощным парниковым газом, чем углекислый газ. Саган и Маллен уже думали об этом, но в итоге они выбрали аммиак. В сегодняшней атмосфере метана не так много, и из-за, в частности, он быстро реагирует с кислородом. Однако на бывшей Земле атмосферный кислород практически отсутствовал (он появился в больших количествах только около 2,5 миллиардов лет назад), благодаря чему молекула метана могла выжить не 10 лет, как сегодня, а даже в тысячу раз дольше. Это было продемонстрировано на примере компьютерных моделей уже упомянутого Джеймса Кастинга, который посвятил много теоретических работ участию метана в нагревании древней Земли.
Поэтому газ может накапливаться в воздухе без каких-либо серьезных препятствий. Но откуда он пришел? Конечно, некоторая его часть пришла изнутри земного шара, но, по словам Кастинга, основным поставщиком были одноклеточные организмы, которые появились на Земле очень рано, 3,5 миллиарда лет назад. Они питались в основном водородом и производили метан. В результате их деятельности концентрация газа может в конечном итоге возрасти до 1000 частей на миллион. Это примерно в несколько сотен раз больше, чем сегодня. И этого было достаточно, чтобы поднять температуру на поверхности земного шара еще на 10-12 ° С, - оценил Кастинг. В одной из своих новых работ он добавил еще один ингредиент в этот горячий коктейль - этан, который был сделан из метана под воздействием солнечного света.
0 Комментарии