Моделі еволюції Сонця показують, що воно було на 30 відсотків менше світиться протягом ранньої історії Землі, ніж зараз. Нове дослідження та погляд на місячний титан Сатурна дали змогу зрозуміти, як Сонце могло утримати ранню Землю досить теплою. Вчені кажуть, що густа органічна серпанок, що опинилася на ранній Землі кілька мільярдів років тому, можливо, була схожа на туман, який охоплює Титан, і захистила б життя на планеті від руйнівного впливу ультрафіолетового випромінювання, а також зігрівало планету.
Ерік Вольф з Університету Колорадо-Боулдера та його команда вважають, що органічна імла складається в основному з метанових та азотних хімічних побічних продуктів, створених реакціями зі світлом. Якщо частинки збиваються в більші, складні структури, розташування, відоме як розподіл фрактальної величини, то найдрібніші частинки взаємодіють із короткохвильовим випромінюванням, тоді як більші структури, виготовлені з менших частинок, впливатимуть на більшу довжину хвилі. Мало того, що серпанок захищав ранню Землю від ультрафіолетового світла, це дозволило б накопичувати гази, як аміак, спричиняючи потепління парнику і, можливо, допомогло б запобігти замерзанню планети.
Інші дослідники, включаючи Карла Сагана, запропонували можливі рішення цього парадоксу "Раннього слабкого сонця", який, як правило, включав атмосферу з потужними парниковими газами, які могли б допомогти ізолювати Землю. Але хоча ці гази заблокували б випромінювання, він би не прогрів Землю достатньо, щоб сформуватися життя.
"Оскільки кліматичні моделі показують, що рано Земля не могла бути прогріта лише атмосферним вуглекислим газом через низький рівень, повинні бути залучені інші парникові гази", - сказав Вольф. "Ми вважаємо, що найбільш логічним поясненням є метан, який, можливо, був викинутий в атмосферу в ранньому житті, який метаболізував його".
Лабораторне моделювання допомогло дослідникам зробити висновок, що імла Землі була, ймовірно, складена з неправильних «ланцюжків» сукупних частинок більшого геометричного розміру, подібних до форми аерозолів, які, як вважають, заповнюють густу атмосферу Титану. Прибуття космічного корабля Кассіні на Сатурн у 2004 році дозволило вченим вивчити Титан, єдиний Місяць у Сонячній системі, що має на поверхні як щільну атмосферу, так і рідину.
Протягом архейського періоду в атмосфері Землі не було озонового шару, який би захищав життя на планеті, сказав Вольф. "Ультрафіолетове екранування метану над ранньою Землею, яке ми вважаємо, не тільки захистило б поверхню Землі, але захистило б атмосферні гази під нею - включаючи потужний парниковий газ, аміак -, що зіграло б значну роль у збереженні ранньої Землі теплий ».
За підрахунками дослідників, в атмосферу ранньої Землі за цей період щорічно виробляється приблизно 100 мільйонів тонн серпанку. "Якби це було так, атмосфера ранньої Землі буквально витікала б органічний матеріал в океани, забезпечуючи манну з неба для якнайшвидшого життєдіяльності", - сказав член команди Брайан Тоун, також з CU-Boulder.
"Метан є ключовим для того, щоб змусити цю модель клімату працювати, тому одна з наших цілей зараз - визначити, де і як вона виникла", - сказав Тун. Якщо найдавніші організми Землі не виробляли метан, можливо, це породжувалося викидом газів під час виверження вулканів до або після того, як вперше виникло життя - гіпотеза, яка потребує подальшого вивчення.
Це нове дослідження, ймовірно, знову викликає інтерес до суперечливого експерименту вчених Стенлі Міллера та Гарольда Урея в 1950-х роках, в якому метан, аміак, азот і вода були об'єднані в пробірці. Після того як Міллер і Урей провели електричний струм через суміш для імітації ефектів блискавки або потужного УФ-випромінювання, результатом стало створення невеликого пулу амінокислот - будівельних блоків життя.
"Нам ще належить зробити багато досліджень, щоб вдосконалити наш новий погляд на ранню Землю", - сказав Вовк. "Але ми вважаємо, що цей документ вирішує низку проблем, пов'язаних з імлою, що існувала над ранньою Землею і, ймовірно, грала роль у спровокуванні або принаймні підтримці якнайшвидшого життя на планеті".
Джерела: CU-Boulder, Science
