El astrónomo Petrus Martens de la Universidad Estatal de Georgia (EE. UU.) Cree que el Sol era más pesado en la antigüedad que en la actualidad. Esto permitió a la joven estrella brillar con tanta intensidad como lo hace hoy y proporcionar condiciones habitables en la Tierra y Marte. A estas alturas, la luminaria se ha vuelto más clara. La investigación, disponible en la biblioteca electrónica de preimpresos arXiv.org, está abordando la paradoja del tenue sol joven. Te contamos la historia de la luminaria a continuación.
El joven Sol apareció hace unos 4.500 millones de años como un objeto de secuencia principal. Según la teoría estándar de la evolución estelar en la antigüedad, el Sol era aproximadamente un 30 por ciento más débil de lo que es hoy. Sigue siendo un misterio cómo, con una estrella tan débil, la joven Tierra estaba lo suficientemente caliente como para proporcionar agua líquida a su superficie. Esta contradicción se llama la paradoja del joven sol débil.
La paradoja también es relevante para Marte, en el que existieron mares y océanos de agua líquida durante cientos de millones de años, aunque el planeta rojo recibe aproximadamente la mitad de la cantidad de luz solar que la Tierra.
Los datos geológicos indican que el agua apareció temprano en la Tierra y Marte. El pasado del Sol se puede aprender observando otras estrellas de la secuencia principal. Las simulaciones indican que las estrellas de tipo espectral G, a la que pertenece la luminaria más cercana a la Tierra, así como los objetos de las clases K y M, no se desarrollan demasiado rápido, y la zona de habitabilidad alrededor de tales estrellas se está desplazando gradualmente hacia afuera.
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Se ha propuesto que la paradoja del débil Sol joven se resuelva de varias formas. La razón del calentamiento de la atmósfera del planeta fue el fuerte efecto invernadero del dióxido de carbono o metano, la energía geotérmica del inicialmente más cálido que hoy, el núcleo de la tierra, el albedo inferior de la Tierra en la antigüedad, la vida desarrollándose en un ambiente frío bajo una capa de hielo de 200 metros de espesor, incluso una variante con constante gravitacional variable.
Marte en la antigüedad (como lo imaginó el artista)
Martens cree que la mayoría de estas explicaciones tienen serios defectos. Por ejemplo, no está claro cuándo debería detenerse el efecto invernadero, por lo que lo que sucedió en Venus, cuya atmósfera es tan caliente que la vida es prácticamente imposible en ella, no sucede. Además, todavía no se han encontrado rastros suficientes de exceso de dióxido de carbono en muestras geológicas antiguas.
Martens cree que muchas explicaciones de la paradoja del sol joven toman en cuenta solo los procesos que ocurren en la Tierra, y no en Marte, y no sugieren una explicación de esta contradicción para otros sistemas planetarios. En este sentido, el astrónomo estadounidense decidió recordar la vieja, pero impopular hipótesis actual, según la cual el antiguo Sol era más masivo que en la actualidad.
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Una luminaria perteneciente a la misma clase espectral emite más energía, cuanto más pesada es. Esto significa que si en la antigüedad el Sol en su tamaño actual era un 30 por ciento más débil, es posible calcular cuánto la estrella más cercana a la Tierra era más pesada para brillar como lo hace hoy.
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Hace unos tres mil millones de años, según las estimaciones de los científicos, la estrella perdió alrededor de 0,0000000000075 de su masa cada año (alrededor del tres por ciento de la masa inicial durante tres mil millones de años de existencia); en la actualidad, este valor es dos órdenes de magnitud más bajo y es insignificante para tener en cuenta el cambio en el brillo de la estrella. El científico llegó a tales conclusiones, llamando la atención sobre el hecho de que con el tiempo el Sol y la mayoría de estas estrellas ralentizan su rotación.
Según el autor, esto se debe a la pérdida de su masa por el Sol y estrellas similares (cuando se cumple la ley de conservación del momento angular). Por ejemplo, la gran compañera de la estrella binaria 70 Ophiuchus es aproximadamente 1,1 veces más liviana que el Sol, tiene 0,8 mil millones de años y se vuelve más liviana a un ritmo de 0,000000000003 masas solares por año. Para que los planetas locales tengan las condiciones adecuadas para la existencia de agua líquida, este régimen de pérdida de masa debe mantenerse durante unos 2.400 millones de años.
Los antiguos glaciares completos de la Tierra, que son reemplazados por agua derretida, Martens explica de una manera bastante prosaica: la actividad volcánica, junto con la cual los gases de efecto invernadero ingresan a la atmósfera, así como la retroalimentación positiva.
El sol
La pérdida de sus masas por el Sol y luminarias similares en la antigüedad debería haber estado acompañada por la aparición de vientos solares (estelares) estables y fuertes. El Sol moderno no produce tales emisiones de materia. Puede parecer que la estrella no tenía ninguna razón para hacer esto antes, por lo que la hipótesis de un antiguo Sol masivo es impopular. Martens cree que este no es el caso: la tasa actual de pérdida de masa por parte del Sol no es suficiente para disminuir de los primeros cuatro a cinco días a los actuales 26 días.
El punto de vista de Martens no explica cómo se debe preservar la vida en un planeta irradiado por fuertes vientos estelares. Mientras tanto, las explicaciones de la paradoja del sol joven basadas en el efecto invernadero siguen siendo relevantes y, con el tiempo, estas teorías se complementan.
Por ejemplo, no solo los volcanes, sino también los asteroides pueden participar en el llenado de la atmósfera de la Tierra con dióxido de carbono y metano. Entonces, los científicos han creado un nuevo modelo de liberación de gas en la Tierra, que demostró la fuerza suficiente del efecto invernadero para la existencia de océanos líquidos ya en las primeras etapas del desarrollo del planeta, en condiciones de poca luz. A diferencia de estudios anteriores, que también ofrecen una posible explicación de la presencia de agua líquida en la Tierra antigua mediante la desgasificación volcánica (la liberación de gases de efecto invernadero a la atmósfera durante las erupciones volcánicas), el nuevo trabajo tiene en cuenta el bombardeo activo del planeta por asteroides.
Alcanzando cien kilómetros de diámetro, estos cuerpos celestes, al caer a la Tierra, provocan el derretimiento de grandes volúmenes de rocas, creando enormes lagos de lava. A medida que se enfrían, liberan suficiente dióxido de carbono y, por lo tanto, calientan la atmósfera. El bombardeo del planeta, según los científicos, provocó la liberación de azufre de sus entrañas, que es necesario para la formación de vida orgánica.
