Что такое «Парадокс молодого Солнца»? Рассказывает журнал «Лучик», одно фото и текст
Парадоксом часто называют явление, которое не удаётся объяснить с точки зрения логики. Например, с древних времён известен «парадокс кучи». Скажем, нам стало известно, что на день рождения Вася съел «целую кучу конфет». Одна конфета – это, конечно же, не «куча». Две – тоже нет. Три? Нет. Четыре? Десять? Одиннадцать? Сколько именно конфет должно быть, чтобы получилась «целая куча»? Никто не знает...
А что, Солнце было молодым?
Наблюдая за разными звёздами (а наше Солнце – это обыкновенная звезда, «жёлтый карлик спектрального класса G2»), астрономы пришли к выводу, что звёзды не вечны, они рождаются и умирают, в точности, как и всё остальное во Вселенной. По расчётам учёных, нашему солнышку сейчас около 4 с половиной миллиардов лет.
Но откуда учёные про это узнали?
Для этого ими была создана подробная физико-математическая модель строения самых разных звёзд; данные, полученные с помощью формул, учёные очень тщательно сравнили с теми звёздами, которые мы можем реально наблюдать в телескопы. По этим формулам и была получена цифра в 4.5 миллиарда лет для Солнца.
А в чём тогда проблема?
Проблема заключается в том, что, по созданной учёными модели строения звёзд, наше Солнце должно становиться всё ярче и ярче: за каждый миллиард лет его яркость излучения растёт приблизительно на 10%. Тогда получается, что давным-давно, когда Солнце было «маленьким», его яркость была меньше современной приблизительно на треть, то есть оно светило и грело намного слабее, чем в наши дни. Получив такой ответ, физики нисколько не удивились – ну, слабее и слабее, что с того?
Но тут в спор вступили другие учёные – а именно геологи и биологи. Дело в том, что на Земле сохранились горные породы, сформировавшиеся в те далёкие времена. А современная геология – наука ничуть не менее серьёзная, чем физика, и геолог может очень даже хорошо сказать, при каких условиях образовался тот или иной кусок камня. Обнаруженные осадочные породы архейского времени (возрастом 3.8 миллиарда лет) чётко показывают: на Земле тогда был влажный и тёплый климат, причём в это время уже существовала жизнь!
Вот тебе и на...
Итак, данные физики совершенно неожиданно вступили в противоречие с данными геологии и биологии! Получалась самая настоящая детективная история. Если верить физикам, то 4 миллиарда лет назад Солнце светило и грело намного слабее, и наша Земля должна была быть насквозь «промороженной» (со средней температурой минус 50 градусов), почти как современный Марс! А по данным геологов на Земле было вполне себе тепло, на поверхности существовала жидкая вода (а не твёрдый лёд), необходимая для возникновения жизни...
В разгоревшийся спор неожиданно вмешались астрономы (планетологи). Последние данные, полученные с исследовательских автоматических аппаратов, показывают, что 3 миллиарда лет назад океаны из воды (жидкой воды!) существовали всё на том же самом Марсе! Согласитесь, есть от чего ухватиться за голову – в наши дни на Марсе царит лютый мороз (до минус 140 градусов), и жидкой воды там нет ни единой капли. А 3 миллиарда лет назад, когда Солнце было «маленьким и слабеньким»? Марс и вовсе должен был промёрзнуть насквозь! А там вдруг океаны... Чертовщина какая-то...
И как же это объяснить?
Надо отдать должное учёным – они много раз пытались «вывернуться» из этой загадочной истории. Однако «парадокс слабого молодого Солнца» оказался твёрдым орешком...
Объяснение первое: Солнце было холодным, а Земля – горячей!
Первое объяснение, выдвинутое учёными, было таким: Земля в те годы была ещё совсем-совсем молодая, поверхность у неё была залита раскалённой лавой и усыпана вулканами. Однако у этого объяснения есть большой недостаток: в таких условиях вода не смогла бы образовать первичный океан на поверхности нашей планеты! Она бы просто выкипела, как из кастрюльки, которую нечаянно позабыли на газовой плите... Само собой, никакой жизни при таком раскладе возникнуть не могло.
Объяснение второе: у Земли была толстая атмосфера из парниковых газов
Второе объяснение, придуманное учёными, вот какое: 4 миллиарда лет назад у нашей планеты была совсем другая атмосфера – толстая и плотная, из углекислоты, метана и аммиака. Как огромное одеяло, она «сохраняла тепло» и обеспечивала «правильную» температуру. Потом эта атмосфера постепенно сменилась на привычную нам кислородно-азотную, стала тоньше, а Солнце, наоборот, стало светить ярче... Теория интересная – но и она «не без изъяна». Слишком уж маловероятно «случайное» совпадение двух совершенно разных вещей: получается, что нагрев Солнца просто идеально совпал со сменой состава атмосферы на Земле – так, чтобы средняя температура на поверхности оставалась неизменной...
Объяснение третье: Земля была ближе к Солнцу
«А почему мы решили, что Земля 4 миллиарда лет назад была на таком же расстоянии от Солнца, как сейчас?» – подумали учёные. Что ж, возможен и такой вариант – в конце концов, тщательные измерения показывают, что наша Луна когда-то очень давно была намного ближе к Земле, что она «удаляется» от нас, медленно (миллиметры в год) но верно. Может быть, миллиарды лет назад орбита Земли была ближе к Солнцу? Например, там, где сейчас орбита Венеры? Однако и у этой теории есть многочисленные недостатки... А где же тогда был Марс? Там, где сейчас Земля – или ещё ближе к Солнцу? Океан на Марсе тоже как-то надо объяснить...
Объяснение четвёртое: гипотеза Геи
В древней Греции Геей называли богиню земли. Согласно смелой и неожиданной «гипотезе Геи» наша планета – это огромный единый «супер-организм», в котором всё живое (вы тоже!) и неживое образует сложную систему, которая способна саморегулироваться, изменять условия таким образом, чтобы создавать самой себе наиболее благоприятный режим. Жизнь, существовавшая на Земле изначально, сама регулировала (и регулирует до сих пор!) температуру планеты, состав её атмосферы и так далее. Гипотеза очень красивая и интересная, но насколько она правдоподобна? И снова – эта теория только про Землю, а что там с исчезнувшими океанами на Марсе?
Объяснение пятое: Землю и другие планеты разогревало метеоритами!
В первый миллиард лет существования нашей планеты в космосе летало огромное количество «остатков строительного материала», то есть попросту камней самого разного размера – от пылинок до гигантских глыб величиной с целый город и даже больше. Посмотрите на поверхность Луны – да она вся просто усеяна огромными кратерами от столкновений с метеоритами! А при ударе метеорита о поверхность происходит взрыв, выделяется очень много тепла... Короче говоря, метеориты постоянно падали на поверхность молодой Земли и не давали ей остыть... Любопытная теория, но как же в таком аду, где всё постоянно летает и взрывается, смогла возникнуть жизнь? Да и интенсивная «бомбардировка» молодых планет метеоритами, как показывают астрономические наблюдения, окончилась задолго до того момента, как Солнце нагрелось до нужной температуры...
Объяснение шестое: физики ошибаются!
Ещё одно возможное объяснение – несовершенство нашей теории строения звёзд. Возможно ли, что физики ошибаются, и яркость звезды не изменяется с её возрастом? Что наше Солнце 4 миллиарда лет назад было таким же ярким и горячим, как сегодня? Однако физики только разводят руками – дескать, «наши расчёты миллион раз проверены и перепроверены, они подтверждаются тысячами наблюдений звёзд разного возраста в телескопы...».
Короче говоря, учёные продолжают придумывать всё новые и новые теории для объяснения «парадокса молодого слабого Солнца». Теорий много, но все они обладают теми или иными недостатками.