O astrônomo Petrus Martens, da Georgia State University (EUA), acredita que o Sol era mais pesado na antiguidade do que hoje. Isso permitiu que a jovem estrela brilhasse com a mesma intensidade que hoje e oferece condições de vida na Terra e em Marte. Agora, a luminária ficou mais clara. A pesquisa, disponível na biblioteca de pré-impressão eletrônica arXiv.org, está abordando o paradoxo fraco do sol jovem. Falaremos sobre a história da vida do luminar abaixo.
O jovem Sol apareceu há cerca de 4,5 bilhões de anos como um objeto de sequência principal. De acordo com a teoria padrão da evolução estelar dos tempos antigos, o Sol era cerca de 30% mais fraco do que é hoje. Permanece um mistério como, com uma estrela tão fraca, a jovem Terra era quente o suficiente para fornecer água líquida à sua superfície. Essa contradição é chamada de paradoxo do jovem sol fraco.
O paradoxo também é relevante para Marte, onde mares e oceanos de água líquida existiram por centenas de milhões de anos, embora o Planeta Vermelho receba cerca de metade da quantidade de luz solar que a Terra recebe.
Os dados geológicos indicam que a água apareceu cedo na Terra e em Marte. O passado do Sol pode ser descoberto observando outras estrelas da seqüência principal. Simulações indicam que estrelas de tipo espectral G, às quais pertence a luminária mais próxima da Terra, bem como objetos das classes K e M, não se desenvolvem muito rapidamente, e a zona de habitabilidade em torno dessas estrelas está gradualmente se deslocando para fora.
O paradoxo do jovem Sol fraco foi proposto para ser resolvido de várias maneiras. A razão do aquecimento da atmosfera do planeta foi um forte efeito estufa de dióxido de carbono ou metano, energia geotérmica do inicialmente mais quente do que hoje, o núcleo da Terra, o albedo da Terra menor na antiguidade, a vida se desenvolvendo em um ambiente frio sob uma camada de gelo de 200 metros de espessura, até mesmo uma variante com constante gravitacional variável.
Marte na antiguidade (como imaginado pelo artista)
Martens acredita que a maioria dessas explicações tem falhas graves. Por exemplo, não está claro quando o efeito estufa deve parar, de modo que o que aconteceu em Vênus, cuja atmosfera é tão quente que a vida é praticamente impossível nela, não aconteça. Além disso, ainda não foram encontrados traços suficientes de excesso de dióxido de carbono em amostras geológicas antigas.
Martens acredita que muitas explicações do paradoxo do jovem Sol levam em consideração apenas os processos que ocorrem na Terra, e não em Marte, e não sugerem uma explicação dessa contradição para outros sistemas planetários. Nesse sentido, o astrônomo americano decidiu relembrar a velha, mas impopular hipótese hoje, segundo a qual o antigo Sol era mais maciço do que atualmente.
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Uma luminária pertencente à mesma classe espectral emite mais energia, quanto mais pesada ela é. Isso significa que se nos tempos antigos o Sol era 30% mais fraco em seu tamanho atual, é possível calcular o quanto a estrela mais próxima da Terra era mais pesada para brilhar como o faz hoje.
Cerca de três bilhões de anos atrás, de acordo com as estimativas dos cientistas, a estrela perdia cerca de 0,0000000000075 de sua massa a cada ano (cerca de três por cento da massa inicial para três bilhões de anos de existência); no momento, esse valor é duas ordens de magnitude menor e é insignificante para levar em consideração a mudança no brilho da estrela. O cientista chegou a essas conclusões, chamando a atenção para o fato de que, com o tempo, o Sol e a maioria dessas estrelas diminuem sua rotação.
Segundo o autor, isso se deve à perda de sua massa pelo Sol e estrelas semelhantes (quando se cumpre a lei de conservação do momento angular). Por exemplo, o grande companheiro do binário 70 Ophiuchus é cerca de 1,1 vezes mais leve que o Sol, tem 0,8 bilhões de anos e se torna mais leve a uma taxa de 0,000000000003 massas solares por ano. Para que os planetas locais tenham condições adequadas para a existência de água líquida, tal regime de perda de massa deve ser mantido por cerca de 2,4 bilhões de anos.
As antigas glaciações completas da Terra, que são substituídas pelo derretimento da água, Martens explica de uma forma bastante prosaica - atividade vulcânica, junto com a qual gases de efeito estufa entram na atmosfera, bem como feedback positivo.
O sol
A perda de suas massas pelo Sol e luminárias semelhantes nos tempos antigos deveria ter sido acompanhada pelo surgimento de ventos solares estáveis e fortes (estelares). O Sol moderno não produz tais emissões de matéria. Pode parecer que a estrela não tinha razão para fazer isso antes, então a hipótese de um antigo Sol massivo é impopular. Martens acredita que este não é o caso: a taxa atual de perda de massa pelo Sol não é suficiente para desacelerar dos primeiros quatro a cinco dias para os atuais 26 dias.
O ponto de vista de Martens não explica como a vida deve ser preservada em um planeta irradiado por fortes ventos estelares. Enquanto isso, as explicações do paradoxo do jovem Sol, baseadas no efeito estufa, não perdem sua relevância, aliás, com o tempo, essas teorias vão se complementando.
Por exemplo, não apenas vulcões, mas também asteróides podem participar no preenchimento da atmosfera da Terra com dióxido de carbono e metano. Assim, os cientistas criaram um novo modelo de liberação de gás na Terra, que demonstrou a força do efeito estufa suficiente para a existência de oceanos líquidos já nos estágios iniciais de desenvolvimento do planeta, em condições de pouca luz. Ao contrário de estudos anteriores, que também oferecem uma possível explicação para a presença de água líquida na Terra antiga por meio de desgaseificação vulcânica (liberação de gases de efeito estufa na atmosfera durante erupções vulcânicas), o novo trabalho leva em conta o bombardeio ativo do planeta por asteróides.
Alcançando cem quilômetros de diâmetro, esses corpos celestes, ao cair no solo, causam o derretimento de grandes volumes de rochas, criando enormes lagos de lava. Conforme eles esfriam, eles liberam dióxido de carbono suficiente e, assim, aquecem a atmosfera. O bombardeio do planeta, segundo cientistas, levou à liberação de enxofre de suas entranhas, necessário para a formação da vida orgânica.
