- Ні. І про що ж? - відповів Маллен, який трохи розламав на Сонці.
Саган ще раз подивився вгору, і витягнувши вказівний палець правої руки в напрямку Сонця, як би погрозив йому. (Ситуація vymyshlena)
Чим Сонце так не догодило знаменитому популяризатору науки?
Справа в тому, що вчений вже кілька днів не міг спокійно спати. Оскільки, роздумуючи про космос, про нашу Сонячну систему зокрема і про Всесвіт в цілому, він раптом натрапив на одну дивну річ. Це була суперечність, яку він знайшов у минулому нашої планети. І ця дивина, треба сказати, стосувалася ні багато ні мало життя на нашій планеті! У чому ж вона полягала, ця дивина? Справа в тому, що молоде Сонце, якщо слідувати класичним канонам астрофізики, повинно було випромінювати тільки 70% енергії, яку воно випромінює сьогодні. Однак на Землі в ті часи була вода в рідкому стані. Хоча енергії для цього наша планета отримувала мало. І повинна була бути замерзлою сніговою кулькою...
Енергія молодого Сонця
Так, в пору своєї молодості наша планета отримувала від Сонця на 30% менше енергії, ніж зараз. І вода на її поверхні не могла перебувати в рідкому стані. Існування саме таких умов на молодій Землі показують розрахунки астрофізиків. Іншими словами можна сказати так: населена зона навколо Сонця в ті часи була набагато ближче до нашої зірки, ніж сьогодні. Однак палеонтологічні та геологічні дані вказують на те, що це було зовсім не так. І що на поверхні Землі була рідка вода. Таким чином виходило, що вчені упустили якийсь важливий фактор при оцінці умов, що існували на нашій планеті в давні часи.
Зірки, подібні Сонцю, поступово стають яскравішими протягом усього часу перебування на головній послідовності. Збільшена яскравість тягне за собою збільшення випромінюваної енергії. І, отже, температури на поверхні навколишніх планет (цікавий факт: у далекому майбутньому населена зона Сонячної системи зрушиться до орбіти Юпітера). При тій яскравості, яку наша зірка повинна була мати 4 мільярди років тому, і з концентрацією парникових газів, дуже схожою на ту, яка є на нашій планеті сьогодні, вода, яка могла б бути на поверхні Землі, вся повинна була бути заморожена.
Але геологічні дані говорять нам, що у Землі в ті часи була відносно тепла температура поверхні. За винятком часів гуронського оледеніння (яке відбулося між 2,4 і 2,1 мільярда років тому). Вчені виявили водні відкладення віком до 3,8 мільярда років. А найдавніші сліди життя датуються 3,5 мільярдами років. І загалом температура на планеті була досить стабільною протягом мільярдів років.
Гіпотеза парникового ефекту
Є у вчених одна гіпотеза, що пояснює парадокс молодого Сонця. Вона полягає в тому, що в ті далекі дні в атмосфері Землі було більше парникових газів. Щось типу цього відбувається з Венерою зараз. Однак насправді немає повністю задовільного пояснення, що підтверджує цю гіпотезу. Можливо, звичайно, концентрація вуглекислого газу в атмосфері була тоді вищою, ніж зараз. Наприклад, через те, що тоді не було бактерій, які могли б здійснювати фотосинтез. Просто не кому було розкладати цей газ на вуглець і кисень. Не виключено також, що в атмосфері тоді було багато метану. Який є, до речі, дуже активним газом. І реагує з киснем, утворюючи діоксид вуглецю і водяної пар.
У 2009 році вчені, досліджуючи з'єднання сірки, висунули ще одну гіпотезу. Вони заявили, що можливо виною всьому був карбонілсульфід. Це дуже ефективний газ, якщо Вам потрібно створити парниковий ефект. Його присутності в атмосфері було б цілком достатньо, щоб температура на Землі трималася досить високою. І вода не замерзала.
У 2013 році інші дослідники дійшли висновку, що на початку історії Землі в її атмосфері було недостатньо азоту для виникнення парникового ефекту. Однак кількість вуглекислого газу в ній була вищою, ніж передбачалося раніше. Його концентрація була вимірена в стародавньому викопному ґрунті. Дослідники заявили, що його могло бути цілком достатньо, щоб компенсувати нестачу енергії, що приходить від слабкого і молодого Сонця.
Як би там не було, жодне з цих пояснень, пов'язаних з парниковим ефектом, не є остаточним. Тобто на папері вони могли б служити для пояснення того, чому в далекому минулому на Землі була рідка вода. Але у всіх з них є деяка невідповідність, які не дозволяють прийняти їх як теорії.
Континенти і альбедо Землі
Однак можливі пояснення парадоксу молодого Сонця можна шукати не тільки в атмосфері. Деякі вчені вважають, що після утворення континентів (приблизно через мільярд років після утворення Землі) міг мати місце небіологічний вуглецевий цикл. І саме він впливав на температуру нашої планети. Можливо, вуглекислий газ атмосфери розчинявся в рідкій воді і з'єднувався з іонами металів. При цьому утворювалися карбонати. Коли настав льодовиковий період, ця частина циклу закінчувалася. Після чого відбувалися вулканічні викиди вуглецю. Вони перезапускали цикл, викликали парниковий ефект і підтримуючи температуру поверхні вище нуля.
Інша можливість полягає в тому, що у Землі в давнину було набагато нижче альбедо (це кількість світла, отримуваного від Сонця, яке Земля відображає своєю поверхнею). Наприклад, через менші розміри та маси стародавніх континентів. Більша кількість водної поверхні могла поглинати більше сонячної енергії. І компенсувало б більш низьку яскравість Сонця (порівняно з сьогоднішнім днем), отримуючи більше тепла, ніж віддавалося назовні.
Місяць і радіоактивність
Є й інші варіанти, які можуть дати досить елегантні пояснення парадоксу молодого Сонця. Мільярди років тому Місяць був набагато ближчим до нашої планети. І гравітаційна взаємодія з нею була набагато більш інтенсивною, ніж сьогодні. Воно могло вивільнити тепло від приливних сил. І могло стати основним фактором підвищення температури.
Ще не треба забувати про тепло, що виділяється при ядерному розпаді різних ізотопів, присутніх на поверхні Землі. У давнину їх було набагато більше, ніж сьогодні. І їх наявність цілком може пояснити наявність додаткового тепла.
Для пояснення парадоксу молодого Сонця безумовно необхідно взяти до уваги безліч факторів. І поки що його повністю не пояснює жодна з гіпотез розглянутих у цій статті. Поки що єдине, що здається очевидним, - це те, що парадокс молодого Сонця, вперше сформульований Карлом Саганом, не має якоїсь однозначної відповіді.
Але якщо ми вирішимо цей парадокс, це може допомогти нам знайти планети, які демонструють схожу поведінку біля зірок, що знаходяться на ранніх етапах свого життя. І які схожі на Сонце. Хто знає, можливо, цей парадокс просто необхідний і для інших планет, щоб на них з'явилося життя...
