Modely evoluce Slunce naznačují, že byla o 30 procent méně světelná během rané historie Země, než je tomu nyní. Nová studie a pohled na Saturnův Měsíc Titan poskytl vodítka, jak by Slunce mohlo dostatečně brzy zahřát Zemi. Vědci tvrdí, že silné organické oparení, které bylo před několika miliardami let zakotveno na počátku Země, by mohlo být podobné zákalu, který pokrývá Titan a chránil by vznikající život na planetě před škodlivými účinky ultrafialového záření a zároveň by ji zahříval.
Eric Wolf z University of Colorado-Boulder a jeho tým se domnívají, že organický zákal byl tvořen primárně chemickými vedlejšími produkty metanu a dusíku vytvořenými reakcemi se světlem. Pokud by se částice shlukly do větších komplexních struktur, což je uspořádání známé jako rozdělení fraktální velikosti, pak by nejmenší částice interagovaly s krátkovlnným zářením, zatímco větší struktury vytvořené z menších částic by ovlivnily delší vlnové délky. Nejenže by opar chránil ranou Zemi před UV zářením, ale umožnil by také hromadění plynů, jako je amoniak, způsobující oteplování skleníků a snad by pomohlo zabránit zamrznutí planety.
Další vědci, včetně Carla Sagana, navrhli možná řešení tohoto paradoxu „Early Faint Sun“, který se obecně týkal atmosféry se silnými skleníkovými plyny, které by mohly pomoci izolovat Zemi. Ale zatímco tyto plyny blokují záření, neměly by dostatečně zahřátou Zemi, aby se vytvořil život.
"Vzhledem k tomu, že klimatické modely ukazují, že Země nemohla být zahřátá atmosférickým oxidem uhličitým pouze kvůli nízkým hladinám, musí se do toho zapojit i jiné skleníkové plyny," řekl Wolf. "Domníváme se, že nejlogičtějším vysvětlením je metan, který mohl být čerpán do atmosféry raným životem, který jej metabolizoval."
Laboratorní simulace pomohly vědcům dospět k závěru, že pravděpodobnost zákalu Země byla tvořena nepravidelnými „řetězci“ agregovaných částic s většími geometrickými velikostmi, podobnými tvaru aerosolů, o nichž se předpokládá, že zaplňují hustou atmosféru Titanu. Příchod kosmické lodi Cassini na Saturn v roce 2004 umožnil vědcům studovat Titan, jediný měsíc ve sluneční soustavě s hustou atmosférou a kapalinou na svém povrchu.
Během archeanského období nebyla v zemské atmosféře žádná ozonová vrstva, která by chránila život na planetě, řekl Wolf. „UV metanový zákal nad ranou zemí, který navrhujeme, by nejen chránil zemský povrch, ale chránil by také atmosférické plyny pod ním - včetně silného skleníkového plynu, amoniaku -, které by hrálo významnou roli při udržování rané Země. teplý."
Vědci odhadli, že v atmosféře rané Země během tohoto období bylo ročně produkováno zhruba 100 milionů tun oparu. "Pokud by tomu tak bylo, raná zemská atmosféra by doslova kapala organický materiál do oceánů a poskytovala mannu z nebe pro nejstarší život, aby se udržel," řekl člen týmu Brian Toon, také z CU-Boulder.
"Methan je klíčem k tomu, aby tento klimatický model fungoval, takže jedním z našich cílů je nyní stanovit, kde a jak vznikl," řekl Toon. Pokud nejranější organismy na Zemi metan nevyráběly, mohlo to být způsobeno uvolňováním plynů během sopečných erupcí, a to buď před, nebo po prvním vzniku života - hypotéza, která bude vyžadovat další studium.
Tato nová studie pravděpodobně znovu podnítí zájem o kontroverzní experiment vědců Stanleyho Millera a Harolda Ureye v padesátých letech, kdy se metan, amoniak, dusík a voda spojily do zkumavky. Poté, co Miller a Urey projeli směsí elektrický proud, aby simulovali účinky blesku nebo silného UV záření, výsledkem bylo vytvoření malé skupiny aminokyselin - stavebních bloků života.
"Stále máme hodně výzkumu, abychom vylepšili náš nový pohled na ranou Zemi," řekl Wolf. "Myslíme si však, že tento dokument řeší řadu problémů spojených s oparem, který existoval na počátku Země a pravděpodobně hrál roli při spouštění nebo alespoň podpoře nejranějšího života na planetě."
Zdroje: CU-Boulder, Science
