在上個世紀,我們對恆星演化的理解有了顯著的提升。透過研究宇宙,我們獲得了關於恆星在其一生中如何變化的相當好的理論模型。
但看看我們自己的,一顆 G 型恆星在其主序上將氫融合成氦,並將其與我們最好的模型進行比較,我們留下了一個小難題。在太陽的早期生命中,當地球剛形成時,科學家認為太陽釋放的能量比現在少。
「根據標準太陽模型,當太陽核心到達所謂的零齡主序帶 (ZAMS) 4.57 Ga(1 Ga = 109 年前)時,核融合在太陽核心點燃,輻射熱光度太陽的光度(所有波長的太陽光度)比現在低約30%。關於該主題的論文解釋說。
雖然這聽起來不像是一個問題,但它實際上是一個困擾科學家數十年的問題。為什麼?好吧,如果唯一的變數是太陽的光度,我們預計地球的氣候在這個早期時代會非常寒冷。
「我們看到,在不到 2.3 億年前(1 億等於 10 億),地球的全球溫度已降至海水冰點以下。9年); 40 至 4.5 億年前,全球氣溫約為 2.63°C,”和喬治·馬倫寫了1972 年,他們將注意力轉向了這個話題。
「如果我們使用50% 的ΔL,海水的冰點將在大約1.4 億年前達到,而4.0 到4.5 億年前的溫度將約為245°K。由於反照率不穩定性[...]這不太可能地球上任何具有如此全球平均溫度的地方都可能存在大量液態水。
然而,在全球各地的古代岩石中發現的證據表明,地球上有豐富的資源3.2 億萬年前流動。薩根和馬倫指出,除此之外,我們還擁有可以追溯到大約同一時期的藻類化石,「這在冰凍的地球上是很難想像的」。
簡而言之,地球本應是一個數十億年前,觀察太陽的光度,但事實並非如此。幾十年來,科學家們對這個悖論提出了可能的解釋。
「極端的大氣溫室效應、最初質量更大的太陽、原行星物質吸積過程中釋放的熱量以及早期地球物質的放射性都被認為是熱量的儲存庫或陷阱,」一項研究解釋說。
根據這項研究,在那個早期時代,月球可能在地球加熱方面發揮了作用。隨著月亮越來越近(是的,月亮在)當時,它可能透過潮汐力加熱了地球。
「作為一個額外的好處,潮汐加熱作為地熱熱源可能有助於維持地函溫度的升高,例如透過驅動早期地殼中的熱液循環,」論文繼續說道。
在太陽的早期,透過二氧化碳或高濃度氨氣(如薩根所建議的)加熱是受青睞的可能性,或是這些效應的組合。
為了增加這個謎題,看看火星,它的表面似乎也有液態水36億年前,也許可以追溯到。這可能是二氧化碳積聚的結果或甲烷逸出,但如果不仔細觀察火星的岩石,我們可能無法解決火星悖論。為此,我們現在可能必須。雖然我們可能會深入研究地球上微弱的年輕太陽悖論的確切原因,但火星的謎團可能還需要至少 15 年的時間。