Парадокс слабого Солнца разрешен в пользу жизни на Земле

Парадокс слабого молодого Солнца – это загадка, которую не могут объяснить с 1972 года, с момента, когда ее затронул Карл Саган и его коллега Джордж Маллен. Ее суть заключается в том, что около 3 млрд. лет назад Солнце светило на 20% слабее, чем сегодня, но при этом на нашей планете каким-то образом возникла и развилась жизнь. За последние 30 с лишним лет для решения парадокса ученые создали множество климатических моделей: все безуспешно. Результаты моделирования, призванные как-то «уместить» существование жидкой воды и первых живых организмов, в итоге либо представляют Землю в виде ледяного шара, либо «загоняют» ее в адскую жару.

Парадокс слабого Солнца, кажется, решен. Даже при худшем сценарии парникового эффекта, половина Земных океанов не была скована льдами и могла поддерживать жизнь

Ученые из Колорадского университета нашли способ объяснить, каким образом на Земле 2,8 млрд. лет назад могла существовать жидкая вода, поддерживающая первую примитивную жизнь. Ключом к решению загадки стало сложное трехмерное компьютерное моделирование, которое было запущено на суперкомпьютере Janus. Расчеты потребовали 6000 часов машинного времени, на домашнем компьютере эта работа заняла бы 10 лет. Моделирование в интересах изучения парадокса слабого Солнца впервые включало массу переменных: данные по атмосфере, океану, земле, облакам и морскому льду. Кроме того, модель включала сложные алгоритмы расчета поглощения и рассеяния солнечной энергии, точный расчет парникового эффекта для атмосферы ранней Земли, где не было кислорода и озона, но было много CO2 и, возможно, метана.

Самое простое решение парадокса слабого Солнца, оказалось в допущении, что в древние времена содержание CO2 в атмосфере находилось на уровне примерно 20 000 частей на миллион, а метана - 1000 частей на миллион. На первый взгляд это не много по сравнению с нынешними показателями концентрации CO2 в атмосфере - 400 частей на млн. Моделирование показывает, что значительную роль в «отоплении» ранней Земли мог сыграть метан - гораздо более мощный парниковый газ, в 20 раз мощнее углекислого газа.

В целом, результаты моделирования соответствуют картине эволюции Земли. Около 3 млрд. лет назад океанов на нашей планете было намного меньше, а значит меньше углекислого газа перерабатывалось в известняк. Моделирование показало, что даже при нижней границе концентрации СО2, 15 000 - 20 000 частей на миллион и отсутствии метана, половина Земли могла оставаться свободной ото льда, хоть температура при этом была околонулевая. Тем не менее, даже в таких условиях жизнь могла выживать и развиваться.