Een oplossing voor de vage jonge zonneparadox

Als het gaat om de oorsprong van het leven op aarde, zo'n vier miljard jaar geleden, is er een probleem. In die tijd was de jonge zon ongeveer 75 procent zwakker dan nu. Dat zou de aarde aanzienlijk kouder hebben gemaakt, in feite te koud voor vloeibaar water.

We weten echter dat vloeibaar water essentieel is voor leven en we weten uit fossielen dat er destijds leven op aarde bestond. Er moet vloeibaar water aanwezig zijn geweest. Dus wat hield het water warm?

Dit probleem, dat bekend staat als de vage jonge Zon-paradox, heeft astronomen sinds de jaren zeventig verontrust, toen Carl Sagan en vrienden erop wezen. Hij stelde voor dat de atmosfeer van de aarde in die tijd rijk aan koolstofdioxide moet zijn geweest en dat het daaruit voortvloeiende broeikaseffect verantwoordelijk was voor de opwarming. Ander bewijs suggereert echter dat de atmosfeer niet genoeg CO2 had kunnen hebben om de slag te slaan. De arXiv Blog heeft gekeken bij andere mogelijke oplossingen in het verleden ook.

Vandaag doen Christoffer Karoff van de Universiteit van Birmingham en een partner een nieuwe suggestie op basis van hun studie van kappa Ceti, een ster op zo'n 30 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Cetus, die erg veel lijkt op onze zon, aangezien hij vier miljard zou zijn geweest. jaren geleden.

Het blijkt dat Kappa Ceti weinig interessanter is dan astronomen ooit dachten. Deze jonge ster, zegt Karoff, produceert zonnevlammen en coronale massa-ejecties met een snelheid die drie orden van grootte groter is dan onze huidige zon. De implicatie is natuurlijk dat onze zon net zo actief moet zijn geweest toen hij even oud was als kappa Ceti (ongeveer 700 miljoen jaar oud).

Maar wat dan? Hoe kunnen coronale massa-ejecties de aarde heter hebben gemaakt? Het antwoord ligt in een fenomeen dat bekend staat als de Forbush-afname, naar de astronoom Scott Forbush die in de jaren dertig en veertig van de vorige eeuw galactische komische stralen bestudeerde.

Forbush ontdekte dat het aantal galactische kosmische stralen dat de aarde raakt, binnen een dag of zo daalt met wel 30 procent nadat de zon een coronale massa-ejectie heeft veroorzaakt. De reden is dat deze uitstoot gigantische wolken van geïoniseerd gas zijn, gehuld in krachtige magnetische velden. Deze velden sturen de kosmische straling eenvoudig weg van de aarde.

Dus als de vroege zon veel meer coronale massa-ejecties zou produceren, zouden er veel minder kosmische straling op aarde zijn aangekomen.

En dat is waar een ander idee om de hoek komt kijken. In de afgelopen jaren hebben verschillende klimatologen gespeculeerd dat kosmische straling de vorming van wolken in de lagere atmosfeer zaait. Het idee is dat ze moleculen en stofdeeltjes ioniseren, die vervolgens brandpunten worden voor druppeltjes om op te condenseren.

Dus minder kosmische straling leidt tot minder wolken. Er zijn zelfs aanwijzingen dat de bewolking afneemt tijdens een Forbush-afname, hoewel het redelijk is om te zeggen dat hier enige onenigheid over bestaat.

Dus Karoffs denken gaat als volgt. Meer coronale massa-ejecties in het verleden van de aarde leiden tot minder kosmische straling die de aarde raakt, wat leidt tot minder bewolking. Minder bewolking betekende dat er minder zonlicht zou zijn teruggekaatst in de ruimte, waardoor het oppervlak zou opwarmen.

En dat is wat water vier miljard jaar geleden vloeibaar hield op het aardoppervlak.

Heb het?

Referentie: arxiv.org/abs/1003.6043 : Hoe beïnvloedde de zon het klimaat toen het leven op aarde evolueerde? - Een casestudy over de jonge zonne-tweeling Kappa Ceti

zich verstoppen