Modelele evoluției Soarelui indică că a fost cu 30% mai puțin luminos în istoria timpurie a Pământului decât acum. Un nou studiu și o privire asupra Titanului lunii lui Saturn au oferit indicii despre modul în care Soarele ar fi putut menține Pământul timpuriu suficient de cald. Oamenii de știință spun că o ceață organică groasă, care a cuprins începutul Pământului cu câteva miliarde de ani în urmă, ar fi putut fi asemănătoare cu ceața care acoperă Titan și ar fi protejat viața emergentă pe planetă de efectele dăunătoare ale radiațiilor ultraviolete, în timp ce încălzește planeta.
Eric Wolf de la Universitatea din Colorado-Boulder și echipa sa consideră că ceața organică a fost formată în principal din produși chimici de metan și azot, creați prin reacții cu lumina. Dacă particulele s-ar grupa în structuri complexe mai mari, un aranjament cunoscut sub numele de distribuție a mărimii fractale, atunci cele mai mici particule ar interacționa cu radiațiile de unde scurte, în timp ce structurile mai mari formate din particule mai mici ar afecta lungimi de undă mai lungi. Nu numai că ceața ar fi protejat Pământul timpuriu de lumina UV, ci ar fi permis ca gazele ca amoniacul să se acumuleze, provocând încălzirea în seră și poate contribuit la prevenirea înghețării planetei.
Alți cercetători, inclusiv Carl Sagan, au propus soluții posibile la acest paradox „Soarele precoce”, care a implicat în general atmosfere cu gaze puternice cu efect de seră care ar fi putut ajuta la izolarea Pământului. Dar, în timp ce aceste gaze ar fi blocat radiația, nu ar fi încălzit Pământul suficient pentru ca viața să se formeze.
„Deoarece modelele climatice arată că Pământul nu a putut fi încălzit doar de dioxidul de carbon atmosferic din cauza nivelurilor sale scăzute, trebuie să fi fost implicate și alte gaze cu efect de seră”, a spus Wolf. „Credem că cea mai logică explicație este metanul, care poate fi fost pompat în atmosferă de viața timpurie care îl metaboliza.”
Simulările de laborator i-au ajutat pe cercetători să concluzioneze că ceața Pământului era probabil formată din „lanțuri” neregulate de particule agregate cu dimensiuni geometrice mai mari, similare cu forma aerosolilor care se crede că populează atmosfera groasă a lui Titan. Venirea navei spațiale Cassini la Saturn în 2004 le-a permis oamenilor de știință să studieze Titan, singura lună din sistemul solar, având atât o atmosferă densă cât și un lichid pe suprafața sa.
În perioada arheeană, nu a existat niciun strat de ozon în atmosfera Pământului care să protejeze viața pe planetă, a spus Wolf. „Metanul care protejează radiațiile UV de pe Pământul timpuriu sugerăm că nu numai că ar fi protejat suprafața Pământului, ci ar fi protejat gazele atmosferice de sub ea - inclusiv gazul puternic cu efect de seră, amoniacul - care ar fi jucat un rol semnificativ în păstrarea Pământului timpuriu. cald."
Cercetătorii au estimat că există aproximativ 100 de milioane de tone de ceață produse anual în atmosfera Pământului timpuriu în această perioadă. „Dacă acesta ar fi fost cazul, o atmosferă timpurie a Pământului, literalmente, ar fi aruncat material organic în oceane, oferind mană din cer pentru ca viața cea mai timpurie să se mențină”, a declarat Brian Toon, tot de la CU-Boulder.
„Metanul este cheia pentru ca modelul climatic să funcționeze, așa că unul dintre obiectivele noastre este acum să identificăm unde și cum a luat naștere”, a spus Toon. Dacă primele organisme ale Pământului nu au produs metan, s-ar putea să fi fost generate de eliberarea de gaze în timpul erupțiilor vulcanice, înainte sau după viața, a apărut prima dată - o ipoteză care va necesita un studiu suplimentar.
Acest nou studiu va relansa probabil interesul pentru un experiment controversat al oamenilor de știință Stanley Miller și Harold Urey în anii '50 în care metanul, amoniacul, azotul și apa au fost combinate într-o eprubetă. După ce Miller și Urey au difuzat un curent electric prin amestec pentru a simula efectele fulgerului sau radiațiilor UV puternice, rezultatul a fost crearea unui mic grup de aminoacizi - blocurile de viață.
„Mai avem multe cercetări de făcut pentru a ne perfecționa noua vedere asupra Pământului timpuriu”, a spus Wolf. „Dar credem că această lucrare rezolvă o serie de probleme asociate cu ceața care a existat pe Pământul timpuriu și care a avut probabil un rol în declanșarea sau cel puțin în sprijinirea celei mai vechi vieți de pe planetă.”
Surse: CU-Boulder, Știință
