Солнце выполняет для Земли гораздо больше функций, чем просто освещение и обогрев. Две новые научные статьи продемонстрировали, что события, происходившие в далеком прошлом Солнца, могли значительно влиять на климат нашей планеты — от начала ледниковых периодов до поддержания тепла на молодой Земле, где только начинала развиваться жизнь.
В первом исследовании эксперты из научного центра SHIELD NASA исследовали, как гелиосфера — обширный защитный пузырь, создаваемый Солнцем вокруг Солнечной системы, — перемещалась по Млечному Пути на протяжении миллионов лет. Эта гелиосфера формируется потоками заряженных частиц солнечного ветра, непрерывно исходящими от Солнца во всех направлениях. Вся Солнечная система вместе с этим защитным пузырем движется вокруг центра галактики.
Ученые применили компьютерное моделирование, чтобы воссоздать прошлую траекторию гелиосферы. Мерав Офер из Бостонского университета и ее команда продемонстрировали, что Солнце проходило через очень холодные области, наполненные газом и пылью, как минимум трижды за последние несколько миллионов лет — примерно 2-3, 6-7 и 13-14 миллионов лет назад.
Во время этих проходов огромные межзвездные холодные облака могли оказывать давление на гелиосферу с достаточной силой, чтобы значительно ее сжимать. Согласно симуляциям, гелиосфера могла периодически уменьшаться до размеров, меньших орбиты Земли, временно оставляя нашу планету вне защитного пузыря Солнца. Когда атмосфера Земли подвергалась прямому воздействию межзвездной среды, это могло изменять концентрацию водяного пара и условия в верхних слоях атмосферы, что, в конечном итоге, оказывало влияние на климат на поверхности. Эти эпизоды могут объяснять некоторые древние климатические закономерности, включая ледниковые периоды.
Во втором исследовании, возглавляемом ученым NASA Владимиром Айрапетяном, акцент ставится на другой вопрос: как молодое Солнце могло поддерживать тепло на Земле. Около трех миллиардов лет назад Солнце светило значительно тусклее — всего на 70% от текущей яркости. Теоретически Земля в таких условиях должна была бы замерзнуть, однако геологические данные подтверждают наличие жидкой воды на планете в то время. Ученые называют это противоречие «парадоксом слабого молодого Солнца».
Наблюдения за молодыми звездами показывают, что они значительно активнее зрелых и могут производить мощные суперспышки ежедневно. Айрапетян предположил, что энергетические частицы от таких вспышек могли инициировать химические реакции в атмосфере ранней Земли. Специалисты воспроизвели условия древней атмосферы в лаборатории, обстреливая газовую смесь протонами, имитируя поток частиц от солнечных суперспышек. Эксперимент продемонстрировал образование закиси азота — парникового газа, мощность которого примерно в 300 раз превышает углекислый газ. Компьютерные симуляции показали, что даже небольшое количество этого газа могло быть достаточным для поддержания температур выше точки замерзания воды, что также могло способствовать пребиотическим химическим реакциям.
Эти исследования наглядно подтвердили, насколько глубоко история Земли связана с Солнцем и его меняющимся поведением на протяжении миллиардов лет.
Фото: hi-tech.mail.ru