Модели эволюции Солнца показывают, что в ранней истории Земли оно было на 30% менее ярким, чем сейчас. Новое исследование и взгляд на луну Сатурна Титан предоставил подсказки о том, как Солнце могло сохранять раннюю Землю достаточно теплой. Ученые говорят, что густая органическая дымка, которая окутала раннюю Землю несколько миллиардов лет назад, могла быть похожа на дымку, которая покрывает Титан и защитила бы возникающую жизнь на планете от разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения, в то же время нагревая планету.
Эрик Вольф из Университета Колорадо-Боулдер и его команда считают, что органическая дымка состояла в основном из побочных химических продуктов метана и азота, создаваемых реакциями со светом. Если частицы слипаются вместе в более крупные, сложные структуры, структура, известная как фрактальное распределение по размерам, то самые маленькие частицы будут взаимодействовать с коротковолновым излучением, в то время как более крупные структуры, состоящие из более мелких частиц, будут влиять на более длинные волны. Мало того, что дымка защитила раннюю Землю от ультрафиолета, она позволила бы скопиться таким газам, как аммиак, вызвав тепличное потепление, и, возможно, помогла бы предотвратить замерзание планеты.
Другие исследователи, в том числе Карл Саган, предложили возможные решения этого парадокса «Раннее слабое солнце», которое обычно включало атмосферу с мощными парниковыми газами, которые могли бы помочь изолировать Землю. Но в то время как эти газы блокировали бы излучение, это не могло бы согреть Землю настолько, чтобы жизнь могла сформироваться.
«Поскольку климатические модели показывают, что ранняя Земля не могла быть нагрета только атмосферным углекислым газом из-за его низких уровней, другие парниковые газы должны были быть вовлечены», - сказал Вольф. «Мы считаем, что наиболее логичным объяснением является метан, который, возможно, был закачан в атмосферу в начале жизни, в результате чего он усваивался».
Лабораторное моделирование помогло исследователям сделать вывод, что земная дымка, вероятно, была составлена из нерегулярных «цепочек» совокупных частиц с большими геометрическими размерами, подобными форме аэрозолей, которые, как полагают, заполняют плотную атмосферу Титана. Прибытие космического корабля Кассини в Сатурн в 2004 году позволило ученым изучать Титан, единственную луну в солнечной системе, имеющую как плотную атмосферу, так и жидкость на ее поверхности.
В архейский период в атмосфере Земли не было озонового слоя, защищающего жизнь на планете, сказал Вольф. «Метановая дымка, защищающая от ультрафиолетовых лучей на ранней Земле, которую мы предлагаем, не только защитила бы поверхность Земли, но и защитила бы атмосферные газы под ней, включая мощный парниковый газ, аммиак, который сыграл бы важную роль в сохранении ранней Земли. теплый."
По оценкам исследователей, в этот период в атмосфере ранней Земли ежегодно производилось около 100 миллионов тонн тумана. «Если бы это было так, атмосфера ранней Земли буквально капала бы органический материал в океаны, обеспечивая манну с небес для самой ранней жизни, - сказал член команды Брайан Тун, также из CU-Boulder.
«Метан является ключом к созданию этой климатической модели, поэтому одна из наших целей сейчас состоит в том, чтобы определить, где и как она возникла», - сказал Тун. Если самые ранние организмы Земли не производили метан, он мог быть вызван выделением газов во время извержений вулканов либо до, либо после того, как впервые возникла жизнь - гипотеза, которая потребует дальнейшего изучения.
Это новое исследование, скорее всего, вновь разжечь интерес в спорном эксперименте ученых Стэнли Миллер и Гарольд Юри в 1950-х годах, в котором метан, аммиак, азот и воду смешивают в пробирке. После того, как Миллер и Юри пропустили электрический ток через смесь для имитации воздействия молнии или мощного ультрафиолетового излучения, результатом стало создание небольшого пула аминокислот - строительных блоков жизни.
«Нам еще предстоит много исследований, чтобы уточнить наш новый взгляд на раннюю Землю», - сказал Вольф. «Но мы думаем, что этот документ решает ряд проблем, связанных с дымкой, которая существовала на ранней Земле и, вероятно, сыграла роль в запуске или, по крайней мере, поддержке самой ранней жизни на планете».
Источники: CU-Boulder, Science
