Παρασκευή, 14 Απριλίου 2017

Εξηγήθηκε το παράδοξο του εξασθενημένου νεαρού Ήλιου – μια ατμόσφαιρα σαν του Τιτάνα σκέπαζε τη νεαρή Γη

TitanΜοντέλα της εξέλιξης του Ήλιου δείχνουν ότι ήταν κατά 30% λιγότερο φωτεινάς κατά την διάρκεια της πρώιμης ιστορίας της Γης από ό,τι είναι σήμερα. Όμως, κατά κάποιο τρόπο η επιφάνεια του πλανήτη μας ήταν αρκετά ζεστή ώστε να μπορέσει να αναδυθεί η αρχέγονη ζωή. Μια νέα μελέτη και μια ματιά στον Τιτάνα, το φεγγάρι του Κρόνου, έχει παράσχει ενδείξεις για το πώς ο Ήλιος θα μπορούσε να έχει διατηρήσει τη νεαρή Γη μας αρκετά ζεστή. Οι επιστήμονες λένε ότι αυτό έγινε όταν μια παχιά οργανική ελαφρά ομίχλη κάλυπτε γύρω γύρω την πρώιμη Γη, πριν αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτή δε η ομίχλη μπορεί να ήταν παρόμοια με αυτήν που σήμερα καλύπτει τον Τιτάνα, οπότε έτσι θα προστάτευε τις αναδυόμενες μορφές της ζωής στον πλανήτη μας από τις βλαβερές συνέπειες της υπεριώδους ακτινοβολίας. Ενώ παράλληλα θα θέρμαινε εξίσου καλά και τον πλανήτη.

Μια πυκνή ομίχλη βιολογικά παρόμοια με του Τιτάνα μπορεί να σκέπαζε τη Γη αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια πριν, προστατεύοντας τις αρχέγονες μορφές της ζωής στον πλανήτη μας από την φονική υπεριώδη ακτινοβολία

Ο Eric Wolf από το Πανεπιστήμιο του Boulder και η ομάδα του πιστεύουν ότι η οργανική ελαφριά ομίχλη αποτελούνταν κυρίως από μεθάνιο και παραπροϊόντα του αζώτου, που δημιουργούνται από αντιδράσεις με το φως. Αν τα σωματίδια σχηματίσουν μαζί ένα συσσωμάτωμα προς κάποιες μεγαλύτερες και πιο πολύπλοκες δομές, μία κατάσταση γνωστή ως κατανομή φράκταλ, τότε τα μεν μικρότερα σωματίδια θα αλληλεπιδρούσαν με ακτινοβολίες μικρού μήκους κύματος, ενώ οι μεγαλύτερες δομές φτιαγμένες από μικρότερα σωματίδια θα αλληλεπιδρούσαν με μεγαλύτερα μήκη κύματος. Όχι μόνο η ομίχλη αυτή θα είχε προστατεύσει την πρώιμη γη από το υπεριώδες φως, αλλά και θα επέτρεπε την δημιουργία αερίων, όπως είναι η αμμωνία, προκαλώντας έτσι αύξηση της θερμοκρασίας, λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου. Ίσως έτσι να εμπόδισε από το να καταψυχθεί τελείως ο πλανήτης.
 
Άλλοι ερευνητές, συμπεριλαμβανομένων και του Carl Sagan είχαν προτείνει πιθανές λύσεις για αυτό το «παράδοξο του εξασθενημένου νεαρού ήλιου”, που γενικά συμμετέχουν ατμόσφαιρες με ισχυρά αέρια του θερμοκηπίου, που θα μπορούσαν να έχουν βοηθήσει ώστε να “μονωθεί” η Γη και να μην σκορπούσε προς το διάστημα η θερμότητα. Αλλά ενώ τα αέρια αυτά θα είχαν μπλοκάρει την ακτινοβολία, δεν θα είχαν θερμάνει τη Γη αρκετά ώστε να σχηματιστεί η ζωή.
 
«Δεδομένου ότι τα κλιματικά μοντέλα δείχνουν ότι η πρώιμη γη δεν θα μπορούσε να θερμανθεί μόνο από το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα, λόγω των χαμηλών επιπέδων του, γι αυτό και πρέπει να είχαν εμπλακεί στην θέρμανση της Γης άλλα αέρια του θερμοκηπίου”, δήλωσε ο Eric Wolf. “Πιστεύουμε ότι η πιο λογική εξήγηση είναι το μεθάνιο, το οποίο μπορεί να έχει διοχετευθεί στην ατμόσφαιρα από τις πρώιμες μορφές ζωής εξ αιτίας του μεταβολισμού.»
 
Προσομοιώσεις σε εργαστήρια βοήθησαν τους ερευνητές να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι η ομίχλη της Γης πιθανόν να αποτελείτο από παράξενες «αλυσίδες» μείγματος σωματιδίων με μεγαλύτερα μεγέθη, όμοια με το σχήμα των αερολυμάτων που πιστεύεται ότι βρίσκονται στην παχιά ατμόσφαιρα του Τιτάνα. Η άφιξη του διαστημικού σκάφους Cassini στο Κρόνου το 2004, επέτρεψε στους επιστήμονες να μελετήσουν τον Τιτάνα, το μοναδικό φεγγάρι στο ηλιακό σύστημα με τόσο πυκνή ατμόσφαιρα και υγρά στην επιφάνειά του.

Κατά τη διάρκεια του Αρχαιοζωικού Αιώνα (3.5 έως 2.5 δισ. έτη πριν) δεν υπήρχε στρώμα του όζοντος στην ατμόσφαιρα της Γης για την προστασία της ζωής στον πλανήτη μας, δήλωσε ο Wolf. «Η θωράκιση της Γης από την υπεριώδη ακτινοβολία που έγινε με τη βοήθεια της ελαφράς ομίχλης του μεθανίου πάνω από το νεαρό πλανήτη μας, όχι μόνο προστάτευε την επιφάνεια της, αλλά θα είχε προστατεύσει και τα ατμοσφαιρικά αέρια από κάτω – συμπεριλαμβανομένου και του ισχυρού αερίου του θερμοκηπίου, την αμμωνία – που θα διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στο να κρατήσει ζεστή την πρώιμη γη.»
 
Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι περίπου 100 εκατομμύρια τόνοι ελαφριάς ομίχλης παράγονταν ετησίως στην ατμόσφαιρα της Γης κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. «Εάν έτσι έγιναν τα πράγματα τότε η πρώιμη ατμόσφαιρα της Γης κυριολεκτικά θα έσταζε οργανικά υλικά στους ωκεανούς, προσφέροντας ένα μάννα εξ ουρανού ώστε να συντηρηθεί η πρώτη ζωή», δήλωσε το μέλος της ομάδας Brian Toon, επίσης από το Boulder.
 
«Το μεθάνιο είναι το κλειδί για να τρέξει αυτό το μοντέλο του κλίματος, έτσι ώστε ένας από τους στόχους μας είναι πλέον να γίνουν αντιληπτά από πού και πώς προήλθε”, είπε ο Toon. Αν οι πρώτοι οργανισμοί της Γης, δεν παράγουν μεθάνιο, τότε μπορεί να έχει δημιουργηθεί από την απελευθέρωση των αερίων κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, είτε πριν είτε μετά την ανάδυση της ζωής – μια υπόθεση που φυσικά απαιτεί περαιτέρω μελέτη.
 
Η νέα αυτή μελέτη είναι πιθανόν να ανάψει εκ νέου το ενδιαφέρον για ένα αμφιλεγόμενο πείραμα των επιστημόνων Stanley Miller και Harold Urey που έγινε στη δεκαετία του 1950, στο οποίο συνδυάστηκαν μαζί μεθάνιο, αμμωνία, άζωτο και νερό σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα. Μετά οι Miller και Urey διαβίβασαν ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από το μείγμα για να προσομοιώσουν τις συνέπειες των κεραυνών ή της ισχυρής υπεριώδους ακτινοβολίας, οπότε το αποτέλεσμα ήταν η δημιουργία μιας μικρής ομάδας αμινοξέων – τις δομικές μονάδες της ζωής.
 
«Έχουμε ακόμα πολλή έρευνα να κάνουμε, προκειμένου να τελειοποιήσουμε τη νέα άποψή μας για την πρώιμη Γη», δήλωσε ο Wolf. “Αλλά πιστεύουμε ότι αυτή η εργασία λύνει μια σειρά από προβλήματα που συνδέονται με την αχλύ (ελαφρά ομίχλη) που υπήρχε πάνω από την πρώιμη Γη και πιθανόν να έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση ή τουλάχιστον να υποστήριξε τις πρώτες μορφές ζωής στον πλανήτη.»