Ученые из Бостонского университета (США) и Центра космических полетов им. Годдарда (NASA) провели два исследования, посвященных влиянию Солнца на климат Земли в прошлом. Первое исследование опубликовано в журнале Annual Review of Astronomy and Astrophysics, второе — в Astrophysical Journal Letters.
В одном из исследований ученые с помощью компьютерного моделирования восстановили путь гелиосферы — защитного пузыря из заряженных частиц, создаваемого Солнцем, — через нашу галактику за последние миллионы лет. Выяснилось, что как минимум трижды Солнечная система проходила сквозь массивные межзвездные холодные облака. Давление этих облаков сжимало гелиосферу настолько сильно, что ее граница оказывалась ближе к Солнцу, чем орбита Земли. Планета на время лишалась своей естественной защиты от космической радиации и межзвездного вещества.
Эти события происходили примерно 2−3, 6−7 и 13−14 млн лет назад. Следы воздействия, найденные в образцах глубоководных осадков, антарктического снега и лунного грунта, совпадают с выводами моделирования. Когда атмосфера Земли оказывалась открытой для холодного галактического водорода, это меняло содержание водяного пара в верхних слоях и динамику атмосферы, что в итоге влияло на климат у поверхности. Таким образом, путешествия гелиосферы через холодные области галактики могли быть одной из причин древних ледниковых периодов на Земле.
Второе исследование касается так называемого парадокса слабого молодого Солнца. Три миллиарда лет назад светимость Солнца составляла лишь 70% от современной, и Земля при таких условиях должна была быть полностью покрыта льдом. Однако геологические данные говорят о том, что жидкая вода существовала уже тогда. Ученые предположили, что ответ кроется в активности молодого Солнца, которое, подобно другим молодым звездам, могло регулярно испускать мощные супервспышки с выбросом высокоэнергетических частиц.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи смоделировали в лабораторной камере состав ранней атмосферы Земли из азота, аммиака, углекислого и угарного газов, а затем облучили смесь протонами, имитируя поток от солнечных вспышек. В результате реакции начала вырабатываться закись азота — парниковый газ, который в 300 раз эффективнее углекислого газа удерживает тепло. Даже если бы большая часть этого газа разрушилась под действием ультрафиолета, оставшиеся 10% все равно смогли бы нагреть экваториальные области Земли до +5°C, что достаточно для существования жидкой воды и даже способствует синтезу аминокислот.
Оба исследования показывают, что изменения в поведении Солнца и его окружении могут иметь неожиданные и глубокие последствия для Земли. Наша планета всегда существовала как часть единой системы «звезда — планета», и понимание этой связи помогает не только объяснять прошлые климатические загадки, но и искать условия для жизни в других звездных системах.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в метеорите нашли следы первого магнетизма Солнечной системы.