Молодую Землю грело не только Солнце

Шведские ученые решили мысленно перенестись на 4 млрд лет назад, в Архейскую эру — самую раннюю эпоху в истории земной коры. Специалистов на это "путешествие во времени" подвигла идея разгадать так называемый парадокс слабого молодого Солнца. Так как в те далекие времена оно сияло примерно на 30 процентов слабее, что же тогда подогревало Землю?

Первый же расчет показывает, что излучения Солнца в годы Архея было недостаточно даже для того, чтобы растопить лед на поверхности Земли. Вся планета должна была быть покрытой толстым слоем вечного льда. С другой стороны, имеется немало веских геологических свидетельств тому, что жидкой воды на Земле было вполне достаточно — моря существовали даже в те холодные годы. Эта научная загадка известна под названием "парадокса слабого молодого Солнца".

Откуда же бралось дополнительное тепло? В 1972 году астроном Карл Саган (Carl Sagan) высказал предположение, что тепло обеспечивал парниковый эффект. "Возможно, — рассуждали Саган и его соавтор Джордж Муллен (George Mullen), — концентрации углекислого газа в атмосфере молодой Земли были в сотни раз выше, чем сегодня. Тогда атмосфера могла бы удерживать достаточно тепла, не давая ему рассеиваться в космос и дополнительно подогревая планету". Эта гипотеза выглядит настолько логичной, что быстро получила широкое распространение.

Читайте также: Вспышки на солнце теперь предсказуемы

К сожалению, за прошедшие годы никто так и не обнаружил свидетельств тому, что некогда планета представляла собой огромный парник. Более того - недавнее исследование позволяет говорить о том, что этого не было.

Шведские ученые во главе с профессором Миником Розингом (Minik Rosing) провели анализ железосодержащих пород, собранных в юго-западной части Гренландии. Возраст этих отложений оценивается в 3,8 млрд лет. Основное внимание геологи уделили двум минералам - магнетиту (магнитный железняк) и сидериту (железный шпат), которые могут служить отличными индикаторами содержания углекислого газа в атмосфере. Дело в том, что магнетит не способен сформироваться в условиях, когда  концентрация СО₂ выше определенного предела, а сидерит, наоборот, - если этого газа недостаточно.

Ученые оценили соотношение данных минералов в отложениях, сформировавшихся в Архейскую эпоху. И на этой основе смогли сделать вывод, что содержание углекислого газа в атмосфере Земли того времени не могло превышать 1 тыс. частей на миллион. То есть его количество всего лишь втрое превосходило сегодняшние показатели (в современной атмосфере мы имеем 387 частей СО₂ на миллион). А этого недостаточно для создания мощного парникового эффекта, способного компенсировать "слабость" Солнца.

Читайте также: Солнце и ветер — топливо будущего

По признанию самого Розинга, полученный результат стал "большой неожиданностью". Главный фаворит среди ответов на вопрос "Что подогревало Землю?" сошел с дистанции. Что же остается в игре? Профессор Розинг обращает внимание на два возможных объяснения.

Первое: площадь земной суши в то время была гораздо меньше, чем сегодня. А значит, океаны, поверхность которых темнее, чем у суши, могли поглощать больше солнечной энергии, чем сегодня. Вторая альтернатива — жизнь. С ее появлением и распространением организмы вносили (и вносят) все больший вклад в существование планеты как единого целого. Сегодня они активно влияют на появление в атмосфере облаков, которые блокируют солнечный свет, не давая ему достигать поверхности планеты. В те же годы эта завеса, как предполагает Розинг, могла быть очень бедной, и на планету попадало больше солнечных лучей.

Впрочем, некоторые коллеги Розинга сомневаются в том, что это исследование способно поставить жирный крест на гипотезе Сагана и Муллена. Они предлагают считать выводы шведского специалиста предварительными — хотя бы в силу того, что, как установлено, средние температуры в Архее были примерно такими же, как и в наши дни, а помимо парникового эффекта трудно представить другой механизм, способный под довольно слабым Солнцем разогревать так сильно всю планету целиком. Возможно, парниковый эффект имел-таки место, но основной вклад в него вносил не СО2, а какие-то другие парниковые газы — в этой роли вполне может выступать метан или просто водный пар.

Читайте также в рубрике "Наука и техника"