Ученые из Австрии доказали, что Земля на заре своей истории могла сохранить атмосферу лишь в одном случае: если последняя содержала минимум 40% углекислого газа. По словам исследователей, до этого считалось, что углекислого газа требовалось в разы меньше.
Ученые-астрономы еще в прошлом веке доказали, что на фоне постоянно растущей светимости некоторых звезд, в том числе и Солнца, 3,8 миллиардов лет назад она должна была быть меньше современной на 75%. В случае такого показателя у Солнца сегодня наша планета была бы полностью покрыта слоем льда. Но ученые не обнаружили никаких признаков оледенения у древней Земли, вплоть до гурона (2,2 миллиарда лет назад).
Однако здесь ученые отмечают «парадокс молодого тусклого Солнца»: древний бум фотосинтеза на планете вызвал уменьшение объема углекислого газа в атмосфере, спровоцировавшего ледниковый период. Однако известно, что Земле было так тепло, что не позднее 3,77 млрд лет назад здесь смогла зародиться жизнь. В то же время величина светимости Солнца того времени и климат никак не вяжутся друг с другом.
Различные гипотезы, до сих пор выдвигаемые учеными по поводу этого «парадокса», каждый раз находили научные опровержения.
Австрийские ученые решили пойти другим путем и рассчитали, как изменилась бы судьба земной атмосферы при разных содержаниях в ней углекислого газа.
Большое количество СО2 хорошо защищает поверхность планеты от инфракрасного излучения, при этом верхние слои земной атмосферы остужаются, ведь до них снизу доходит меньше тепла. В то же время древнее Солнце излучало ультрафиолета гораздо больше, чем сейчас, и он должен был сильно нагревать именно верхние слои атмосферы. И если бы 3,8 млрд лет назад содержание углекислого газа в атмосфере было таким же низким, как сегодня, то Земля могла потерять всю атмосферу очень быстро.
Однако наша современная планета имеет по плотности почти такую же атмосферу, как и в древности. Поэтому ученые предположили, что тогда уровни СО2 в воздухе были намного выше, чем сейчас, — не менее 40% (сегодня эта величина равна 0,04%). Причем, исследователи уточнили, что 40% — это минимальный показатель и фактическое содержание этого газа в воздухе могло быть даже выше.
Парадокс незамерзаний древней Земли могло бы объяснить огромное количество наполнявшего древнюю атмосферу углекислого газа: такая его концентрация помогала бы планете медленно терять тепло, получаемое от Солнца, и Земля бы не подвергалась оледенению до тех пор, пока не исчезла основная часть атмосферного углекислого газа.
Ученые не исключают, что ключевым фактором такой потери стал фотосинтез.
