在上个世纪,我们对恒星演化的理解有了显着的提高。通过研究宇宙,我们获得了关于恒星在其一生中如何变化的相当好的理论模型。
但看看我们自己的,一颗 G 型恒星,其主序上将氢聚变成氦,并将其与我们最好的模型进行比较,我们留下了一个小难题。在太阳的早期生命中,当地球刚刚形成时,科学家认为太阳释放的能量比现在少。
“根据标准太阳模型,当太阳核心到达所谓的零龄主序带 (ZAMS) 4.57 Ga(1 Ga = 109 年前)时,核聚变在太阳核心点燃,辐射热光度太阳的光度(所有波长的太阳光度)比现在低约 30%。”关于该主题的论文解释说。
虽然这听起来不像是一个问题,但它实际上是一个困扰科学家数十年的问题。为什么?好吧,如果唯一的变量是太阳的光度,我们预计地球的气候在这个早期时代会非常寒冷。
“我们看到,在不到 2.3 个亿年前(1 个亿等于 10 个亿),地球的全球温度已降至海水冰点以下。9年); 4.0 至 4.5 亿年前,全球气温约为 2.63°C,”和乔治·马伦写了1972 年,他们将注意力转向了这个话题。
“如果我们使用 50% 的 ΔL,海水的冰点将在大约 1.4 个亿年前达到,而 4.0 到 4.5 个亿年前的温度将约为 245°K。由于反照率不稳定性 [...] 这不太可能地球上任何具有如此全球平均温度的地方都可能存在大量液态水。”
然而,在全球各地的古代岩石中发现的证据表明,地球上有丰富的资源3.2 亿万年前流动。萨根和马伦指出,除此之外,我们还拥有可以追溯到大约同一时期的藻类化石,“这在冰冻的地球上是很难想象的”。
简而言之,地球本应是一个数十亿年前,观察太阳的光度,但事实并非如此。几十年来,科学家们对这一悖论提出了可能的解释。
“极端的大气温室效应、最初质量更大的太阳、原行星物质吸积过程中释放的热量以及早期地球物质的放射性都被认为是热量的储存库或陷阱,”一项研究解释说。
根据这项研究,在那个早期时代,月球可能在地球加热方面发挥了作用。随着月亮越来越近(是的,月亮在)当时,它可能通过潮汐力加热了地球。
“作为一个额外的好处,潮汐加热作为地热热源可能有助于维持地幔温度的升高,例如通过驱动早期地壳中的热液循环,”论文继续说道。
在太阳的早期,通过二氧化碳或高浓度氨气(如萨根所建议的)加热是受青睐的可能性,或者是这些效应的组合。
为了增加这个谜题,看看火星,它的表面似乎也有液态水36亿年前,也许可以追溯到。这可能是二氧化碳积聚的结果或甲烷逸出,但如果不仔细观察火星的岩石,我们可能无法解决火星悖论。为此,我们现在可能必须。虽然我们可能会深入研究地球上微弱的年轻太阳悖论的确切原因,但火星的谜团可能至少还需要 15 年的时间。