«Парадокс молодого Солнца» — проблема, порождаемая конфликтом между низкой светимостью Солнца 4 миллиарда лет назад, — то есть, в эпоху зарождения жизни на Земле, — и наблюдаемым фактом её зарождения именно в это время. Проистекает же данная проблема из особенностей устройства звёзд. Реакции водород-гелиевого цикла в ядрах светил предсказуемо ведут к превращению водорода в более плотный гелий. Соответственно, ядро звезды уплотняется, давление и температура в нём растут, растёт со временем и интенсивность термоядерных реакций. Следствием чего является увеличение светимости Солнца примерно на 10% за миллиард лет.
Продолжая тенденцию увеличения светимости звезды со временем в будущее, можно придти к выводам неутешительным, — через 500 миллионов лет Земля начнёт опасно перегреваться. Если же картину отмотать в прошлое, логично ожидать превращения планеты в ледяной шар. Ибо даже небольшое снижение освещённости и охлаждение, увеличивая площадь ледников и отражающую способность поверхности планеты, может привести к срыву климата в штопор… Что, кстати, 700 миллионов лет назад — в криогении — и наблюдалось.
И это — 700 миллионов (-6% светимости) лет назад. Что же было 4 миллиарда лет назад? А 4 миллиарда лет назад на Земле была жидкая вода. Причём, вода очень горячая. Более того, в то время жидкая вода была и на Марсе, получавшем на единицу площади в четверо меньше света, чем Земля получает сейчас. Парадокс, таким образом, заключается в том, что очевидная связь между светимостью звезды и температурой на поверхности планет начинает прослеживаться не сразу. На Земле только через 3 миллиарда лет после рождения планеты, а на Марсе — примерно, через 1 миллиард лет. До этого, светимость росла, а температура — парадокс! — падала.
...Конфликт возникает лишь при попытке применить принципы современной климатологии к молодым мирам. Земля же — половину своей истории, — и Марс в начале карьеры, согревались не Солнцем. Тусклые лучи которого даже не достигали поверхности, поглощаясь в плотной облачности. В архее к низкой светимости следует добавлять ещё эффекты «ядерной зимы», создаваемые тучами пепла из жерл извергающихся вулканов.
Планеты образуются из планетоидов в результате столкновений, сближаясь же, тела ускорялись взаимным притяжением до второй космической скорости. Что закономерно приводило к выделению огромной энергии. Катархейская Земля под тонкой, символической, то и дело трескающейся корой, была покрыта имеющим глубину 3000 километров океаном жидкой и очень горячей по современным меркам магмы. Ниже располагалось условно «холодное» ядро, но это — отдельный вопрос. Потом расплавилось и оно, и завершение дифференциации недр привело к выделению дополнительного тепла. Нагреву тогда способствовало и быстрое гравитационное сжатие.
То есть, 4 миллиарда лет назад температура коры росла не на градус на каждые 50 метров в глубину, а в 10 раз быстрее. Камень — даже там, где лава застыла давно, — был горяч и нагревал воду в кратерных озёрах. Земля и Марс остывали, пытаясь отдать ударное и гравитационное тепло в космос. Плотные же атмосферы с высокой долей водородсодержащих газов (метан, аммиак, водяной пар) этому активно препятствовали… Углекислый газ, из которого первичные газовые оболочки каменистых планет состояли в основном, на том этапе за «парниковый» даже не считался.
Плюс, тепло радиогенное. Основным источником его является калий-40, переходящий в кальций и аргон с периодом полураспада 1.3 миллиарда лет. В прошлом, выделение радиогенного тепла в недрах планет происходило на порядок (считая и другие изотопы) активнее.
...Ключевую роль, однако, играет именно ударное тепло, накопленное на этапе формирования планеты, а затем выходящее с вулканическими газами, реками лавы и просто в виде теплового излучения со всей площади коры. Марс — сначала остыл и только потом потерял создающую парниковый эффект атмосферу. Более массивная Земля остывала медленнее, и к тому времени когда внутренний запас энергии начал истощаться, — в протерозое, — атмосфера ещё оставалась плотной, а Солнце уже оказалось готовым исполнять свои обязанности.
Нельзя назвать моменты, в которые климат Земли переключатся бы с одного источника энергии на другой, — все использовались и сейчас используются одновременно. Однако, несущественными (сравнительно с внешним — Солнцем) внутренние источники тепла стали лишь 1 миллиард лет назад.
Блог нуждается в поддержке. Кошелёк ЮMoney 4100 1168 3178 5907