Существующие модели звездной эволюции хорошо предсказывают многие аспекты поведения и свойства нашего Солнца. Но они же указывают, что на заре существования Солнечной системы оно должно было излучать на 15-30 процентов слабее, чем сегодня, и вплоть до 4,5 миллиарда лет назад температура на Земле должна была оставаться ниже нуля. Между тем, судя по палеоклиматическим данным, этого не было. Планета оставалась теплой, и именно на это время приходятся первые шаги жизни — жизни, которой слабого молодого Солнца было бы недостаточно.
Этот парадокс остается одним из самых интересных в современной науке. Чаще всего его объясняют подходящим составом молодой земной атмосферы, которая могла создавать мощный парниковый эффект и повышать температуру. Однако команда американских ученых во главе с Кристофером Сполдингом (Christopher Spalding) из Йельского университета рассмотрела другой сценарий. Согласно ему, молодое Солнце было немного тяжелее и излучала ярче, чем показывают обычные расчеты. Уже примерно пяти процентов дополнительной массы достаточно, чтобы молодая Земля оказалась теплой без экстремальных парниковых эффектов.
Но каким образом возможно установить массу Солнца несколько миллиардов лет назад? В статье, которая принята к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters, ученые обращаются к орбитальному движению Земли. Орбита планеты медленно колеблется от почти ровной радиальной к слегка вытянутой (эллиптической) форме и обратно. Эти изменения создают циклические колебания климата и ледниковые периоды, возвращающиеся с частотой около 405 тысяч лет. Сполдинг и его коллеги предположили, что такие циклы должны оставлять следы в древних осадочных породах.
Идея состоит в том, что сближение с Солнцем повышает температуру и усиливает осадки во влажных регионах планеты. Усиленные осадки должны ускорять эрозию осадочных пород, создавая чередование более тонких и мощных слоев, относящихся к теплым и холодным периодам, которые переживала планета из-за изменений формы своей орбиты. При этом слегка более массивное Солнце должно было ускорять эти колебания примерно на те же пять процентов — до периода в 386 тысяч лет.
Разницу между частотой циклов на протяжении существования планеты и можно обнаружить по ее породам. К сожалению, тектоника плит и высокая геологическая активность Земли не оставляют в сохранности минералы такой головокружительной древности. Зато соседний Марс — который точно так же переживает колебания орбитального движения — в прошлом тоже имел немало влаги. Более массивное Солнце должно было сходным образом влиять на его климат и скорость эрозии, а почти остановившаяся геологическая активность позволила им сохраниться до нашего времени.
Авторы считают, что провести необходимые исследования на Красной планете сможет любой современный марсоход. Они не потребуют дополнительных инструментов и оборудования, а место посадки миссии Mars 2020 отлично подойдет для таких экспериментов. Возможно, уже она изучит прошлое Марса, чтобы решить один из парадоксов жизни на Земле.
