Der Astronom Petrus Martens von der Georgia State University (USA) glaubt, dass die Sonne in der Antike schwerer war als heute. Dies ermöglichte es dem jungen Stern, so hell wie heute zu leuchten und lebenswerte Bedingungen auf der Erde und auf dem Mars zu schaffen. Inzwischen ist die Leuchte leichter geworden. Die in der elektronischen Preprint-Bibliothek von arXiv.org verfügbare Forschung befasst sich mit dem schwachen Paradoxon der jungen Sonne. Wir werden Ihnen unten etwas über die Geschichte der Leuchte erzählen.
Die junge Sonne erschien vor etwa 4,5 Milliarden Jahren als Hauptsequenzobjekt. Nach der Standardtheorie der Sternentwicklung in der Antike war die Sonne etwa 30 Prozent schwächer als heute. Es bleibt ein Rätsel, wie die junge Erde mit einem so schwachen Stern warm genug war, um ihre Oberfläche mit flüssigem Wasser zu versorgen. Dieser Widerspruch wird als schwaches junges Sonnenparadox bezeichnet.
Das Paradoxon ist auch für den Mars relevant, auf dem Meere und Ozeane mit flüssigem Wasser Hunderte von Millionen von Jahren existierten, obwohl der Rote Planet etwa die Hälfte der Sonnenlichtmenge erhält, die die Erde benötigt.
Geologische Daten zeigen, dass Wasser früh auf der Erde und auf dem Mars erschien. Die Vergangenheit der Sonne kann durch Beobachtung anderer Sterne der Hauptsequenz gelernt werden. Simulationen zeigen, dass sich Sterne der Spektraltypen G, zu denen die der Erde am nächsten gelegene Leuchte gehört, sowie Objekte der Klassen K und M nicht zu schnell entwickeln und sich die Bewohnbarkeitszone um solche Sterne allmählich nach außen verschiebt.
Es wurde vorgeschlagen, das Paradoxon der schwachen jungen Sonne auf verschiedene Weise zu lösen. Der Grund für die Erwärmung der Planetenatmosphäre war ein starker Treibhauseffekt durch Kohlendioxid oder Methan, Geothermie aus dem ursprünglich wärmeren als heute, dem Erdkern, der Erdalbedo, die in der Antike kleiner war, und dem Leben, das sich in einer kalten Umgebung unter einer 200 Meter dicken Eisdecke entwickelte, sogar eine Variante mit variable Gravitationskonstante.
Mars in der Antike (wie vom Künstler vorgestellt)
Martens glaubt, dass die meisten dieser Erklärungen schwerwiegende Mängel aufweisen. Zum Beispiel ist unklar, wann der Treibhauseffekt aufhören soll, so dass das, was auf der Venus passiert ist, deren Atmosphäre so heiß ist, dass das Leben darin praktisch unmöglich ist, nicht passiert. Darüber hinaus wurden in alten geologischen Proben noch keine ausreichenden Spuren von überschüssigem Kohlendioxid gefunden.
Martens glaubt, dass viele Erklärungen des Paradoxons der jungen Sonne nur die Prozesse berücksichtigen, die auf der Erde und nicht auf dem Mars ablaufen, und keine Erklärung für diesen Widerspruch für andere Planetensysteme vorschlagen. In dieser Hinsicht beschloss der amerikanische Astronom, sich an die alte, aber heute unpopuläre Hypothese zu erinnern, wonach die alte Sonne massiver war als heute.
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Eine Leuchte derselben Spektralklasse gibt mehr Energie ab, je schwerer sie ist. Dies bedeutet, dass, wenn die Sonne in der Antike bei ihrer heutigen Größe 30 Prozent schwächer war, berechnet werden kann, um wie viel der der Erde am nächsten liegende Stern schwerer zu leuchten war als heute.
Vor ungefähr drei Milliarden Jahren verlor der Stern nach Schätzungen des Wissenschaftlers jedes Jahr ungefähr 0,0000000000075 seiner Masse (ungefähr drei Prozent der ursprünglichen Masse für drei Milliarden Jahre Existenz); Derzeit ist dieser Wert zwei Größenordnungen niedriger und für die Berücksichtigung der Helligkeitsänderung des Sterns unerheblich. Der Wissenschaftler kam zu solchen Schlussfolgerungen und machte darauf aufmerksam, dass die Sonne und die meisten dieser Sterne im Laufe der Zeit ihre Rotation verlangsamen.
Laut dem Autor ist dies auf den Verlust ihrer Masse durch die Sonne und ähnliche Sterne zurückzuführen (wenn das Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses erfüllt ist). Zum Beispiel ist der große Begleiter des Doppelsterns 70 Ophiuchus etwa 1,1-mal leichter als die Sonne, 0,8 Milliarden Jahre alt und wird mit einer Rate von 0,000000000003 Sonnenmassen pro Jahr leichter. Damit lokale Planeten Bedingungen haben, die für die Existenz von flüssigem Wasser geeignet sind, muss ein solches Regime des Massenverlusts etwa 2,4 Milliarden Jahre lang aufrechterhalten werden.
Die alten Vollgletscher der Erde, die durch schmelzendes Wasser ersetzt werden, erklärt Martens auf prosaische Weise - vulkanische Aktivität, zusammen mit der Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen, sowie positives Feedback.
Die Sonne
Der Verlust ihrer Massen durch die Sonne und ähnliche Leuchten in der Antike hätte mit der Entstehung stabiler und starker Sonnenwinde (Sternwinde) einhergehen müssen. Die moderne Sonne erzeugt keine solchen Emissionen von Materie. Es mag den Anschein haben, dass der Stern zuvor keinen Grund dazu hatte, daher ist die Hypothese einer alten massiven Sonne unpopulär. Martens glaubt, dass dies nicht der Fall ist: Die derzeitige Massenverlustrate der Sonne reicht nicht aus, um sich von den ersten vier auf fünf Tage auf die aktuellen 26 Tage zu verlangsamen.
Martens 'Standpunkt erklärt nicht, wie das Leben auf einem Planeten erhalten werden sollte, der von starken Sternwinden bestrahlt wird. In der Zwischenzeit sind Erklärungen des Paradoxons der jungen Sonne auf der Grundlage des Treibhauseffekts immer noch relevant, und im Laufe der Zeit werden diese Theorien ergänzt.
Beispielsweise können nicht nur Vulkane, sondern auch Asteroiden daran teilnehmen, die Erdatmosphäre mit Kohlendioxid und Methan zu füllen. Daher haben Wissenschaftler ein neues Modell der Gasfreisetzung auf der Erde entwickelt, das die ausreichende Stärke des Treibhauseffekts für die Existenz flüssiger Ozeane bereits in den frühen Stadien der Entwicklung des Planeten bei schlechten Lichtverhältnissen demonstriert. Im Gegensatz zu früheren Studien, die auch eine mögliche Erklärung für das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der antiken Erde durch vulkanische Entgasung (Freisetzung von Treibhausgasen in die Atmosphäre bei Vulkanausbrüchen) bieten, berücksichtigt die neue Arbeit die aktive Bombardierung des Planeten durch Asteroiden.
Diese Himmelskörper erreichen einen Durchmesser von hundert Kilometern und verursachen beim Fallen auf die Erde das Schmelzen großer Gesteinsmengen, wodurch riesige Lavaseen entstehen. Beim Abkühlen setzen sie genügend Kohlendioxid frei und erwärmen so die Atmosphäre. Die Bombardierung des Planeten führte laut Wissenschaftlern zur Freisetzung von Schwefel aus seinem Darm, der für die Bildung von organischem Leben notwendig ist.
