Давайте мысленно перенесемся на 4 млрд лет назад, в Архейскую эру, которая считается самой ранней эпохой в истории земной коры. Само Солнце ненамного моложе, и тогда оно сияло примерно на 30% слабее, чем сегодня. Тут-то и возникает проблема.
Проблема с подогревом: Плюс к холодному Солнцу
Анализ древних железосодержащих пород Гренландии не подтверждает версию о том, что атмосфера молодой Земли содержала большие количества углекислого газа

Первый же расчет показывает, что излучения Солнца в годы Архея было недостаточно даже для того, чтобы растопить земную воду. Вся планета должна была быть покрытой толстым слоем вечного льда. С другой стороны, имеется достаточно веских геологических свидетельств тому, что в те годы на Земле жидкой воды было вполне достаточно — моря существовали даже в те холодные годы. Эта проблема известна под названием «парадокса слабого молодого Солнца».

Откуда же бралось дополнительное тепло? В 1972 г. астроном Карл Саган (Carl Sagan) высказал предположение о том, что тепло обеспечивал парниковый эффект. «Возможно, — рассуждали Саган и его соавтор Джордж Муллен (George Mullen), — концентрации углекислого газа в атмосфере молодой Земли были в сотни раз выше, чем сегодня. Тогда атмосфера могла бы удерживать достаточно тепла, не давая ему рассеиваться в космос и дополнительно подогревая планету». Эта гипотеза выглядит настолько логичной, что быстро получила широкое распространение.

К сожалению, за прошедшие годы так и не было обнаружено свидетельств тому, что некогда планета представляла собой огромный парник. И более того, недавнее исследование позволяет говорить о том, что этого не было.

Шведские ученые во главе с профессором Миником Розингом (Minik Rosing) провели анализ железосодержащих пород, собранных в юго-западной части Гренландии. Возраст этих отложений оценивается в 3,8 млрд лет. Основное внимание геологи уделили двум минералам, магнетиту (магнитный железняк) и сидериту (железный шпат), которые могут служить отличными индикаторами содержания углекислого газа в атмосфере. Дело в том, что магнетит неспособен сформироваться в условиях, если концентрация СО2 выше определенного предела — а сидерит, наоборот, если этого газа недостаточно.

Ученые оценили отношение содержания этих минералов, относящихся к Архейской эпохе, и на этой основе смогли сделать вывод о том, что содержание углекислого газа в атмосфере Земли того времени не могла превышать 1 тыс. частей на миллион. То есть, всего-то примерно втрое больше, чем сегодня (в современной атмосфере мы имеем 387 частей СО2 на миллион). То есть, совсем недостаточно для создания мощного парникового эффекта, способного компенсировать «слабость» Солнца.

Даже по признанию самого Розинга, результат стал «большой неожиданностью». Главный фаворит среди ответов на вопрос «Что подогревало Землю?» сошел с дистанции, похоже, бесповоротно. Кто же остается в игре? Профессор Розинг обращает внимание на два возможных объяснения.

Первое: площадь земной суши в то время была гораздо меньше, чем сегодня. А значит, океаны, поверхность которых темнее, чем у суши, могли поглощать больше солнечной энергии, чем сегодня. Вторая альтернатива — жизнь. С ее появлением и распространением организмы вносили (и вносят) все больший вклад в жизнь планеты, как целого. Сегодня они вносят существенный вклад в появление в атмосфере облаков, которые блокируют солнечный свет, не давая ему достигать поверхности планеты. В те же годы облачный покров, как предполагает Розинг, мог быть очень бедным, и на планету падало больше излучения.

Впрочем, некоторые коллеги Розинга сомневаются в том, что это исследование способно поставить жирный крест на гипотезе Сагана и Муллена. Они предлагают считать их предварительными — хотя бы в силу того, что, как установлено, средние температуры в Архее были примерно такими же, как и в наши дни, а помимо парникового эффекта какого-либо механизма, способного под довольно слабым Солнцем разогревать так сильно всю планету целиком, трудно предположить. Возможно, парниковый эффект имел-таки место, но основной вклад в него вносил не СО2, а какие-то другие парниковые газы — в этой роле вполне может выступать метан или просто водный пар.

Подробнее о парниковом эффекте и других непростых вопросах климата современной Земли вы можете прочесть в нашей статье «О чем поют айсберги».

По публикации ScienceNOW