Парадокс слабого молодого Солнца

Парадокс слабого молодого Солнца — наблюдаемое противоречие между палеоклиматическими данными и астрофизическими моделями эволюции Солнца.

Стандартная модель эволюции звёзд утверждает, что 4 млрд лет назад Солнце излучало приблизительно на 30 % меньше энергии, чем сейчас. При таких условиях вода на поверхности Земли должна была бы полностью замёрзнуть. В условиях глобального оледенения, возможно, не смогла бы возникнуть жизнь. В то же время геологические исследования архейских осадочных пород показывают, что в эту эпоху на Земле был влажный и тёплый климат.

Объяснением этого парадокса может служить парниковый эффект, действовавший в ранней истории Земли и вызванный очень высокими концентрациями таких вулканических газов, как углекислый газ и метан. Впервые эту модель предложили и количественно анализировали советские ученые Л. М. Мухин и В. И. Мороз. Парниковый эффект могла обеспечить смесь азота и водорода (последнего в атмосфере молодой Земли было больше, чем сейчас)^[1].

В атмосфере архейского эона содержалось большое количество азота и метана, а также присутствовал аммиак. Аммиак легко разрушается ультрафиолетовым излучением, поэтому на роль парникового газа его обычно не рассматривают. Тем не менее, метанобразующие археи и вулканическая деятельность производили много метана, а отсутствие главного окислителя — кислорода — позволило сохраняться ему в атмосфере на длительный срок, а верхний слой из метана позволил сохраняться внизу аммиаку.

Альтернативные гипотезы, объясняющие достаточный для зарождения и поддержания жизни приток тепла, включают

• Тепловое излучение земной коры в процессе её остывания после разогрева в результате столкновений протопланет и гравитационного сжатия. Сюда же относится вулканическое тепло и горячие источники.
• Изменение структуры Солнечной системы, при котором Земля родилась ближе к Солнцу.
• Изменения в расположении и площади материков планеты^[2].

На Марсе также установлены следы тёплого и влажного климата. Расположенные в одних и тех же районах разновозрастные кратеры в различной степени подвержены эрозионным процессам. Для древних кратеров определены намного большие скорости эрозии, чем для молодых. Из этих и некоторых других наблюдений делается вывод о наличии жидкой воды на Марсе на ранних этапах его существования.

• Мухин Л. М., Мороз В. И. // Письма в Астрон. журн. 1977. Т.3. С.78
• Мороз В. И., Мухин Л. М. // Космич. исслед. 1978. T.15. C.901
• Kastings J.F., Toon O.B. Climate evolution on the terrestrial planets // Origin and Evolution of Planetary and Satellite Atmospheres /
• Eds S.K.Atreya, J.B.Pollack, M.S.Matthews. Tucson, 1989; Forget F., Pierrehumbert R.T. Warming Early Mars with Carbon Dioxide Clouds That Scatter Infrared Radiation// Planetary Systems, the long view / Eds L.M.Celnikier, J.Tran Thank Van. 1998. P.299—302

• Разрешён парадокс слабого молодого Солнца // «Мембрана»
• Bengtsson, Lennart. Geosphere-Biosphere Interactions and Climate / Bengtsson, Lennart, Hammer, Claus U.. — Cambridge University Press, 2004. — ISBN 978-0-521-78238-8.