Astronomas Petrusas Martensas iš Džordžijos valstijos universiteto (JAV) mano, kad senovėje Saulė buvo sunkesnė nei šiandien. Tai leido jaunai žvaigždei spindėti taip ryškiai, kaip ir šiandien, ir sudarė tinkamas sąlygas Žemėje ir Marse. Iki šiol šviestuvas tapo lengvesnis. Tyrimai, kuriuos galima rasti elektroninėje spaudinių bibliotekoje arXiv.org, nukreipti į silpną jaunos saulės paradoksą. Žemiau mes jums pasakysime apie šviestuvo istoriją.
Jaunoji Saulė maždaug prieš 4,5 milijardo metų pasirodė kaip pagrindinis sekos objektas. Remiantis senovės laikų standartine žvaigždžių evoliucijos teorija, Saulė buvo maždaug 30 procentų silpnesnė nei yra šiandien. Lieka paslaptis, kaip su tokia silpna žvaigžde jauna Žemė buvo pakankamai šilta, kad aprūpintų savo paviršių skystu vandeniu. Šis prieštaravimas vadinamas silpnos jaunos Saulės paradoksu.
Paradoksas yra aktualus ir Marsui, kuriame skysto vandens jūros ir vandenynai egzistuoja šimtus milijonų metų, nors Raudonoji planeta gauna maždaug pusę saulės šviesos, kurią daro Žemė.
Geologiniai duomenys rodo, kad Žemėje ir Marse vanduo pasirodė anksti. Saulės praeitį galima sužinoti stebint kitas pagrindinės sekos žvaigždes. Modeliavimas rodo, kad spektrinių G tipų žvaigždės, kurioms priklauso arčiausiai Žemės esantis šviesulys, taip pat K ir M klasės objektai vystosi ne per greitai, o gyvenamumo zona aplink tokias žvaigždes palaipsniui slenka į išorę.
Siūloma išspręsti silpnos jaunos Saulės paradoksą keliais būdais. Planetos atmosferos kaitinimo priežastis buvo stiprus šiltnamio efektas iš anglies dioksido ar metano, geoterminė energija iš pradžių šiltesnio nei šiandien, Žemės šerdis, senovėje mažesnis Žemės albedas, gyvybė vystėsi šaltoje aplinkoje po 200 metrų storio ledo danga, net variantas su kintama gravitacinė konstanta.
Marsas senovėje (kaip įsivaizdavo menininkas)
Martensas mano, kad dauguma šių paaiškinimų turi rimtų trūkumų. Pavyzdžiui, neaišku, kada turėtų nutrūkti šiltnamio efektas, kad neatsitiktų tai, kas nutiko Veneroje, kurios atmosfera tokia karšta, kad joje praktiškai neįmanoma gyventi. Be to, senovės geologiniuose mėginiuose dar nebuvo nustatyta pakankamai anglies dioksido perteklių.
Martensas mano, kad daugelyje jaunos saulės paradoksų paaiškinimų atsižvelgiama tik į Žemėje vykstančius procesus, o ne į Marsą, ir nesiūloma paaiškinti šio prieštaravimo kitoms planetų sistemoms. Šiuo atžvilgiu amerikiečių astronomas nusprendė priminti seną, tačiau šiandien nepopuliarią hipotezę, pagal kurią senovės Saulė buvo masyvesnė nei šiuo metu.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Šviestuvas, priklausantis tai pačiai spektro klasei, skleidžia daugiau energijos, tuo jis yra sunkesnis. Tai reiškia, kad jei senovėje Saulė dabartiniu dydžiu buvo 30 procentų silpnesnė, galima apskaičiuoti, kiek arčiau Žemės esanti žvaigždė buvo sunkesnė, kaip šviečia šiandien.
Maždaug prieš tris milijardus metų, mokslininko vertinimu, žvaigždė kasmet prarado apie 0,0000000000075 savo masės (apie tris procentus pradinės masės per tris milijardus gyvavimo metų); šiuo metu ši vertė yra dviem dydžiais mažesnė ir yra nereikšminga, atsižvelgiant į žvaigždės ryškumo pokyčius. Mokslininkas padarė tokias išvadas, atkreipdamas dėmesį į tai, kad laikui bėgant Saulė ir dauguma šių žvaigždžių sulėtina jų sukimąsi.
Anot autoriaus, taip yra dėl Saulės ir panašių žvaigždžių prarastos jų masės (kai įvykdomas kampinio impulso išsaugojimo dėsnis). Pavyzdžiui, didelis dvinario 70 Ophiuchus kompanionas yra maždaug 1,1 karto lengvesnis už Saulę, jam yra 0,8 milijardo metų ir jis tampa lengvesnis 0,00000000000300 saulės masių per metus. Kad vietinėse planetose būtų tinkamos sąlygos skystam vandeniui egzistuoti, toks masės praradimo režimas turi būti palaikomas apie 2,4 milijardo metų.
Senovinius pilnus Žemės ledynus, kuriuos pakeičia tirpstantis vanduo, Martenas paaiškina gana proziškai - vulkaninė veikla, kartu šiltnamio efektą sukeliančios dujos patenka į atmosferą, taip pat teigiami atsiliepimai.
Saulė
Senovės laikais Saulė ir panašūs šviestuvai prarado savo masę, todėl turėjo atsirasti stabilūs ir stiprūs saulės (žvaigždžių) vėjai. Šiuolaikinė Saulė nesukelia tokios materijos emisijos. Gali atrodyti, kad žvaigždė anksčiau neturėjo to daryti, todėl senovės masyvios Saulės hipotezė nėra populiari. Martensas mano, kad taip nėra: dabartinio Saulės masinio praradimo greičio nepakanka, kad sulėtėtų nuo pradinių keturių iki penkių dienų iki dabartinių 26 dienų.
Martenso požiūris nepaaiškina, kaip reikėtų išsaugoti gyvybę stiprių žvaigždžių vėjų apšvitintoje planetoje. Tuo tarpu jaunos saulės paradokso paaiškinimai, paremti šiltnamio efektu, vis dar aktualūs, o laikui bėgant šios teorijos yra papildytos.
Pavyzdžiui, užpildant Žemės atmosferą anglies dioksidu ir metanu gali dalyvauti ne tik ugnikalniai, bet ir asteroidai. Taigi mokslininkai sukūrė naują dujų išsiskyrimo Žemėje modelį, kuris jau ankstyvosiose planetos vystymosi stadijose, esant silpnam apšvietimui, parodė pakankamą šiltnamio efekto stiprumą skystiems vandenynams egzistuoti. Skirtingai nuo ankstesnių tyrimų, kuriuose taip pat siūlomas galimas skysto vandens buvimo senovės Žemėje paaiškinimas naudojant vulkano degazavimą (šiltnamio efektą sukeliančių dujų išsiskyrimas į atmosferą vulkanų išsiveržimų metu), naujame darbe atsižvelgiama į aktyvų planetos bombardavimą asteroidais.
Pasiekę šimtą kilometrų skersmens, šie dangaus kūnai, krisdami į Žemę, tirpdo didelius uolienų kiekius, sukuria didžiulius lavos ežerus. Atvėsdami jie išskiria pakankamai anglies dioksido ir taip pašildo atmosferą. Mokslininkų teigimu, bombardavus planetą, iš jos žarnų išsiskyrė siera, kuri yra būtina organinei gyvybei formuotis.