Astronoms Petruss Martenss no Džordžijas štata universitātes (ASV) uzskata, ka senos laikos Saule bija smagāka nekā mūsdienās. Tas ļāva jaunajai zvaigznei mirdzēt tikpat spoži kā šodien un nodrošināja dzīvojamus apstākļus uz Zemes un Marsa. Līdz šim gaismas ķermenis ir kļuvis vieglāks. Pētījumi, kas pieejami arXiv.org elektroniskajā priekšdrukas bibliotēkā, pievēršas vājajam saules saules paradoksam. Par spīdekļa dzīves vēsturi mēs runāsim tālāk.
Jaunā Saule parādījās apmēram pirms 4,5 miljardiem gadu kā galvenais secības objekts. Saskaņā ar seno laiku standarta zvaigžņu evolūcijas teoriju Saule bija apmēram 30 procentus vājāka nekā šodien. Paliek noslēpums, kā ar tik vāju zvaigzni jaunā Zeme bija pietiekami silta, lai nodrošinātu tās virsmu ar šķidru ūdeni. Šo pretrunu sauc par vājo jaunās Saules paradoksu.
Paradokss attiecas arī uz Marsu, uz kura šķidrā ūdens jūras un okeāni pastāvēja simtiem miljonu gadu, lai gan Sarkanā planēta saņem apmēram pusi no saules gaismas daudzuma, ko Zeme.
Ģeoloģiskie dati norāda, ka ūdens uz Zemes un Marsa parādījās agri. Saules pagātni var uzzināt, novērojot citas galvenās kārtas zvaigznes. Simulācijas norāda, ka spektrālā tipa G zvaigznes, pie kurām pieder Zemei vistuvākais gaismeklis, kā arī K un M klases objekti attīstās pārāk ātri, un apdzīvojamības zona ap šādām zvaigznēm pamazām virzās uz āru.
Ir ierosināts atrisināt vājas jaunās Saules paradoksu vairākos veidos. Planētas atmosfēras sasilšanas iemesls bija spēcīgais siltumnīcefekts no oglekļa dioksīda vai metāna, ģeotermālā enerģija no sākotnēji siltāka nekā mūsdienās, zemes kodols, Zemes apakšējā albedo senatnē, dzīve attīstās aukstā vidē zem 200 metru biezas ledus segas, pat variants ar mainīga gravitācijas konstante.
Marss senatnē (kā mākslinieks iedomājies)
Martens uzskata, ka lielākajai daļai šo paskaidrojumu ir nopietni trūkumi. Piemēram, nav skaidrs, kad jāpārtrauc siltumnīcas efekts, lai nenotiktu tas, kas notika uz Venēras, kuras atmosfēra ir tik karsta, ka dzīvība tajā praktiski nav iespējama. Turklāt senajos ģeoloģiskajos paraugos vēl nav atrastas pietiekamas oglekļa dioksīda pārpalikuma pēdas.
Martens uzskata, ka daudzos jaunās saules paradoksa skaidrojumos tiek ņemti vērā tikai procesi, kas notiek uz Zemes, nevis uz Marsa, un nav ieteikts izskaidrot šo pretrunu citām planētu sistēmām. Šajā sakarā amerikāņu astronoms nolēma atsaukt atmiņā veco, bet mūsdienās nepopulāro hipotēzi, saskaņā ar kuru senā Saule bija masīvāka nekā šobrīd.
Reklāmas video:
Gaismas ķermenis, kas pieder tai pašai spektra klasei, izstaro vairāk enerģijas, jo smagāks tas ir. Tas nozīmē, ka, ja senos laikos Saule pašreizējā lielumā bija par 30 procentiem vājāka, ir iespējams aprēķināt, cik daudz Zemei tuvākā zvaigzne bija smagāk spīdēt kā šodien.
Apmēram pirms trim miljardiem gadu, pēc zinātnieka aplēsēm, gaisma katru gadu zaudēja aptuveni 0,0000000000000075 no savas masas (apmēram trīs procentus no sākotnējās masas trīs miljardu gadu pastāvēšanas laikā); patlaban šī vērtība ir divas pakāpes mazāka un nav nozīmīga, lai ņemtu vērā zvaigznes spilgtuma izmaiņas. Zinātnieks nonāca pie šādiem secinājumiem, pievēršot uzmanību faktam, ka laika gaitā Saule un lielākā daļa šo zvaigžņu palēnina to rotāciju.
Pēc autora domām, tas ir saistīts ar Saules un līdzīgu zvaigžņu zaudēto masu (kad ir izpildīts leņķiskā impulsa saglabāšanas likums). Piemēram, binārās zvaigznes 70 Ophiuchus lielais pavadonis ir aptuveni 1,1 reizes vieglāks par Sauli, ir 0,8 miljardus gadu vecs un kļūst vieglāks ar ātrumu 0,000000000000003 Saules masas gadā. Lai vietējām planētām būtu apstākļi, kas piemēroti šķidra ūdens esamībai, šāds masu zaudēšanas režīms jāuztur apmēram 2,4 miljardus gadu.
Senie pilnie Zemes ledāji, kurus aizstāj ar kūstošu ūdeni, Martens skaidro diezgan prozaiskā veidā - vulkāniskā aktivitāte, līdztekus atmosfērā nonāk siltumnīcefekta gāzes, kā arī pozitīvas atsauksmes.
Saule
To masu zudumam, ko Saule un tamlīdzīgi spīdekļi atstāja senos laikos, vajadzēja būt kopā ar stabilu un spēcīgu Saules (zvaigžņu) vēju parādīšanos. Mūsdienu Saule nerada šādas vielas emisijas. Var šķist, ka zvaigznei iepriekš nebija pamata to darīt, tāpēc senās masīvās Saules hipotēze nav populāra. Martens uzskata, ka tas tā nav: pašreizējais Saules masu zaudēšanas ātrums nav pietiekams, lai palēninātu no sākotnējām četrām līdz piecām dienām līdz pašreizējām 26 dienām.
Martensa viedoklis nepaskaidro, kā dzīvība jāsaglabā uz planētas, kuru apstaro spēcīgs zvaigžņu vējš. Tikmēr paskaidrojumi par jaunās saules paradoksu, pamatojoties uz siltumnīcas efektu, joprojām ir aktuāli, un laika gaitā šīs teorijas tiek papildinātas.
Piemēram, Zemes atmosfēras piepildīšanā ar oglekļa dioksīdu un metānu var piedalīties ne tikai vulkāni, bet arī asteroīdi. Tātad zinātnieki ir izveidojuši jaunu gāzes izdalīšanās modeli uz Zemes, kas jau planētas attīstības sākumposmā vāja apgaismojuma apstākļos parādīja siltumnīcas efekta pietiekamu izturību šķidru okeānu pastāvēšanai. Atšķirībā no iepriekšējiem pētījumiem, kas piedāvā arī iespējamo izskaidrojumu šķidrā ūdens klātbūtnei uz senās Zemes, izmantojot vulkāna degazēšanu (siltumnīcefekta gāzu izplūde atmosfērā vulkāna izvirdumu laikā), jaunajā darbā tiek ņemta vērā planētas aktīvā bombardēšana ar asteroīdiem.
Sasniedzot simts kilometru diametru, šie debess ķermeņi, nokrītot uz Zemes, izraisa lielu akmeņu kušanu, radot milzīgus lavas ezerus. Atdziestot, tie izdala pietiekami daudz oglekļa dioksīda un tādējādi silda atmosfēru. Planētas bombardēšana, pēc zinātnieku domām, izraisīja sēra izdalīšanos no tās zarnām, kas nepieciešama organiskas dzīvības veidošanai.