Astronom Petrus Martens sa Državnog sveučilišta Georgia (SAD) vjeruje da je Sunce u davna vremena bilo teže nego danas. To je omogućilo mladoj zvijezdi da blista jednako sjajno kao danas i pruža uvjete za život na Zemlji i Marsu. Do sada je svjetiljka postala lakša. Istraživanje dostupno u arXiv.org biblioteci elektroničkih pretiskata bavi se slabim paradoksom mladog sunca. O povijesti svjetiljke reći ćemo vam u nastavku.
Mlado Sunce pojavilo se prije otprilike 4,5 milijardi godina kao glavni objekt sekvence. Prema standardnoj teoriji evolucije zvijezda u davna vremena, Sunce je bilo oko 30 posto slabije nego danas. Ostaje misterij kako je s tako slabom zvijezdom mlada Zemlja bila dovoljno topla da svoju površinu opskrbi tekućom vodom. Ova se kontradikcija naziva paradoksom slabog mladog Sunca.
Paradoks je relevantan i za Mars na kojem su mora i oceani tekuće vode postojali stotinama milijuna godina, iako Crveni planet prima oko polovine količine sunčeve svjetlosti od Zemlje.
Geološki podaci pokazuju da se voda pojavila rano na Zemlji i Marsu. Prošlost Sunca može se saznati promatranjem drugih zvijezda glavnog niza. Simulacije pokazuju da se zvijezde spektralnih tipova G, kojima pripada svjetiljka najbliža Zemlji, kao i objekti klasa K i M, ne razvijaju prebrzo, a zona nastanjivosti oko takvih zvijezda postupno se pomiče prema van.
Predloženo je da se paradoks slabog mladog Sunca razriješi na nekoliko načina. Razlog zagrijavanja atmosfere planeta nazvan je snažnim efektom staklenika od ugljičnog dioksida ili metana, geotermalnom energijom iz početno toplijeg nego danas, zemljine jezgre, donjeg albeda Zemlje u antici, život koji se razvijao u hladnom okruženju pod ledenom pločom debljine 200 metara, čak i opcija s promjenjiva gravitacijska konstanta.
Mars u antici (kako ga je zamišljao umjetnik)
Martens vjeruje da većina ovih objašnjenja ima ozbiljne nedostatke. Primjerice, nejasno je kada bi efekt staklenika trebao prestati, tako da se ne dogodi ono što se dogodilo na Veneri, čija je atmosfera toliko vruća da je u njoj život praktički nemoguć. Uz to, u drevnim geološkim uzorcima još uvijek nisu pronađeni dovoljni tragovi viška ugljičnog dioksida.
Martens vjeruje da mnoga objašnjenja paradoksa mladog sunca uzimaju u obzir samo procese koji se događaju na Zemlji, a ne i na Marsu, te ne predlaže objašnjenje ove kontradikcije za druge planetarne sustave. S tim u vezi, američki astronom odlučio se prisjetiti stare, ali danas nepopularne hipoteze, prema kojoj je drevno Sunce bilo masivnije nego danas.
Promotivni video:
Svetiljka koja pripada istoj spektralnoj klasi emitira više energije, što je teža. To znači da ako je u davna vremena Sunce u sadašnjoj veličini bilo 30 posto slabije, moguće je izračunati koliko je zvijezda najbliža Zemlji teže zasjala kao danas.
Prije oko tri milijarde godina, prema procjenama znanstvenika, zvijezda je svake godine gubila oko 0,0000000000075 svoje mase (oko tri posto početne mase za tri milijarde godina postojanja); trenutno je ova vrijednost dva reda veličine niža i neznatna je za uzimanje u obzir promjene u sjaju zvijezde. Znanstvenik je došao do takvih zaključaka, skrenuvši pažnju na činjenicu da s vremenom Sunce i većina ovih zvijezda usporavaju rotaciju.
Prema autoru, to je zbog gubitka njihove mase od strane Sunca i sličnih zvijezda (kada je ispunjen zakon o očuvanju momenta gibanja). Na primjer, veliki pratilac binarnog 70 Zmijonosca je oko 1,1 puta lakši od Sunca, star je 0,8 milijardi godina i postaje lakši brzinom od 0,000000000003 Sunčeve mase godišnje. Da bi lokalni planeti imali uvjete prikladne za postojanje tekuće vode, takav režim gubitka mase mora se održavati oko 2,4 milijarde godina.
Drevne pune ledenjake Zemlje, koje zamjenjuje topljena voda, Martens objašnjava na prilično prozaičan način - vulkansku aktivnost, zajedno s kojim staklenički plinovi ulaze u atmosferu, kao i pozitivne povratne informacije.
Sunce
Gubitak svojih masa od Sunca i sličnih svjetiljki u antičko doba trebao je biti praćen pojavom stabilnih i jakih solarnih (zvjezdanih) vjetrova. Suvremeno Sunce ne proizvodi takve emisije materije. Možda se čini da zvijezda ranije nije imala razloga za to, pa je hipoteza o drevnom masivnom Suncu nepopularna. Martens vjeruje da to nije slučaj: trenutna brzina gubitka mase od strane Sunca nije dovoljna da se uspori s početnih četiri do pet dana na sadašnjih 26 dana.
Martensovo gledište ne objašnjava kako treba očuvati život na planetu ozračenom jakim zvjezdanim vjetrovima. U međuvremenu, objašnjenja paradoksa mladog sunca temeljena na efektu staklenika i dalje su relevantna, a s vremenom se te teorije dopunjuju.
Primjerice, ne samo vulkani, već i asteroidi mogu sudjelovati u punjenju Zemljine atmosfere ugljičnim dioksidom i metanom. Dakle, znanstvenici su stvorili novi model oslobađanja plina na Zemlji, koji je pokazao dovoljnu snagu efekta staklenika za postojanje tekućih oceana već u ranim fazama razvoja planeta, u uvjetima slabog osvjetljenja. Za razliku od prethodnih studija, koja također nude moguće objašnjenje prisutnosti tekuće vode na drevnoj Zemlji pomoću vulkanskog otplinjavanja (ispuštanje stakleničkih plinova u atmosferu tijekom vulkanskih erupcija), novo djelo uzima u obzir aktivno bombardiranje planeta asteroidima.
Dosegajući stotinu kilometara u promjeru, ova nebeska tijela, padajući na Zemlju, uzrokuju otapanje velikih količina stijena, stvarajući ogromna jezera lave. Kako se hlade, oslobađaju dovoljno ugljičnog dioksida i tako zagrijavaju atmosferu. Bombardiranje planeta, prema znanstvenicima, dovelo je do oslobađanja sumpora iz njegovih dubina, što je neophodno za stvaranje organskog života.
