В первом исследовании ученые из научного центра SHIELD NASA выяснили, как гелиосфера — обширный защитный пузырь, создаваемый Солнцем вокруг Солнечной системы, — перемещалась через Млечный Путь на протяжении миллионов лет. Гелиосфера формируется потоком заряженных частиц солнечного ветра, непрерывно исходящих от Солнца во всех направлениях. Вся Солнечная система вместе с этим защитным пузырем движется вокруг центра галактики.
Ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы реконструировать прошлую траекторию гелиосферы. Мерав Офер из Бостонского университета и ее коллеги показали, что Солнце проходило через чрезвычайно холодные области, заполненные газом и пылью, по меньшей мере трижды за последние несколько миллионов лет — примерно 2-3, 6-7 и 13-14 миллионов лет назад.
Во время этих прохождений огромные межзвездные холодные облака могли давить на гелиосферу с достаточной силой, чтобы значительно сжать ее. Согласно симуляциям, гелиосфера могла периодически сокращаться до размеров меньше орбиты Земли, временно оставляя нашу планету вне защитного пузыря Солнца. Когда атмосфера Земли оказывалась напрямую подвержена воздействию межзвездной среды, последняя могла изменять концентрацию водяного пара и условия в верхних слоях атмосферы, что в конечном итоге влияло на климат у поверхности. Эти эпизоды могут быть объяснением некоторых древних климатических закономерностей, даже ледниковых периодов.
Второе исследование, которое возглавил ученым NASA Владимир Айрапетян, фокусируется на другой загадке: как молодое Солнце могло поддерживать Землю теплой. Около трех миллиардов лет назад Солнце было гораздо тусклее: оно светило всего на 70% от нынешней яркости. Теоретически Земля в таких условиях должна была быть полностью замерзшей, но геологические данные показывают, что на планете в те времена существовала жидкая вода. Ученые называют это противоречие «парадокс слабого молодого Солнца».
Наблюдения за молодыми звездами показывают, что они гораздо активнее зрелых и могут производить мощные суперспышки ежедневно. Айрапетян предположил, что энергетические частицы от таких вспышек могли запускать химические реакции в атмосфере ранней Земли. Специалисты воссоздали условия древней атмосферы в лабораторной камере, обстреливая газовую смесь протонами и имитируя таким образом поток частиц от солнечных суперспышек. Эксперимент показал образование закиси азота — парникового газа примерно в 300 раз мощнее углекислого газа. Компьютерные симуляции продемонстрировали, что даже небольшого количества этого газа могло хватить для поддержания температур выше точки замерзания воды, что также могло способствовать пребиотическим химическим реакциям.
Эти исследования стали наглядным подтверждением того, насколько глубоко история Земли связана с Солнцем и его изменяющимся поведением на протяжении миллиардов лет.
Ранее мы рассказывали о том, как астероиды стали причиной зарождения жизни на Земле.