NASA: heliosfera se tri puta skupila ispod orbite Zemlje

NASA je 24. avgusta objavila saopštenje koje spaja dva nova naučna rada o istoriji Sunca i njenom uticaju na Zemlju. Tim okupljen oko centra SHIELD (Solar Wind with Hydrogen Ion charge Exchange and Large Scale Dynamics), jednog od NASA-inih DRIVE naučnih centara, kompjuterski je rekonstruisao putanju heliosfere, mehura sunčevog vetra koji obavija ceo Sunčev sistem, kroz galaksiju. Model pokazuje da se heliosfera u poslednjih desetak miliona godina bar tri puta skupila na prečnik manji od Zemljine orbite, ostavljajući planetu privremeno izvan zaštitnog mehura. Drugi rad, nezavisnog tima iz Godard svemirskog centra, bavi se mnogo starijim periodom i objašnjava kako je mlado i slabije Sunce uopšte uspelo da zagreje ranu Zemlju.

Do sada su objašnjenja klimatskih skokova u dalekoj prošlosti Zemlje, uključujući periode nagle promene proseka temperature, tražena uglavnom u faktorima unutar samog planetarnog sistema: promene orbite, koncentracija gasova staklene bašte, širenje i povlačenje leda. Novi rad dodaje spoljašnji faktor, sredinu kroz koju Sunčev sistem prolazi dok kruži oko centra Mlečnog puta. Heliosferu stvara neprekidan tok naelektrisanih čestica koje Sunce izbacuje u svim pravcima, i ona deluje kao štit od kosmičkog zračenja i međuzvezdane materije.

Kada se heliosfera skupljala

Rad vodi Merav Ofer, glavna istraživačica centra SHIELD sa Univerziteta u Bostonu. Njen tim je simulacijama pokazao da je Sunčev sistem u poslednjih nekoliko miliona godina najmanje tri puta prošao kroz hladne međuzvezdane oblake gasa i prašine. Prema modelu, to se dogodilo pre otprilike dva do tri miliona godina, pre šest do sedam miliona godina i pre 13 do 14 miliona godina. U sva tri navrata pritisak oblaka na heliosferu bio je toliki da se mehur skupio ispod Zemljine orbite, pa je planeta ostajala izložena drugačijoj galaktičkoj sredini. Rad je objavljen 21. avgusta u časopisu Anual rivju of astronomi end astrofizika.

Rezultat simulacije nije ostao samo teorijski. Elementi koji su tipični za međuzvezdanu prašinu pronađeni su u uzorcima dubokomorskih sedimenata, u antarktičkom ledu i u uzorcima donetim sa Meseca, i to baš iz perioda koje model izdvaja. Poklapanje geološkog traga sa računarskom rekonstrukcijom je ono što ovaj rad izdvaja od ranijih pokušaja da se objasne klimatski skokovi bez pomoći geoloških podataka.

Šta je paradoks slabog mladog Sunca

Drugi rad rešava stariji problem. Sunce je staro 4,6 milijardi godina, a pre tri milijarde godina sijalo je sa svega 70 odsto današnje jačine. Po prostoj računici, Zemlja je pod tako slabim Suncem trebalo da bude potpuno zaleđena kugla, ali geološki dokazi pokazuju da je tečna voda tada već postojala. Taj raskorak nauka zove paradoksom slabog mladog Sunca.

Rad koji vodi Vladimir Airapetjan iz Godard svemirskog centra NASA u Grinbeltu u Merilendu, objavljen u Astrofizikal džornal leters, predlaže da je odgovor u superbljeskovima, ogromnim erupcijama čestica kakve i danas prave mlade zvezde slične Suncu. U laboratorijskim simulacijama, tim je bombardovao protonima smešu gasova koja oponaša ranu Zemljinu atmosferu i dobio azot suboksid, gas staklene bašte 300 puta jači od ugljen dioksida. Čak i kada bi preživelo svega deset odsto tako stvorenog gasa, jer ga ultraljubičasto zračenje mladog Sunca delom razgrađuje, ekvatorijalni pojas rane Zemlje bio bi topliji za oko pet stepeni Celzijusa, dovoljno da temperatura ostane iznad tačke mržnjenja vode.

Ova dva rada opisuju dva potpuno različita mehanizma, na različitim vremenskim skalama. Prolazak kroz hladne međuzvezdane oblake, koji se meri u milionima godina, ne objašnjava zagrevanje mladog Sunca staro milijarde godina, i obrnuto, pa ih ne treba mešati u jedno objašnjenje istorije Zemljine klime. Oba zaključka počivaju na kompjuterskim modelima i laboratorijskim simulacijama, ne na direktnom merenju stanja atmosfere iz tih perioda, pa geološki uzorci koje istraživači navode potvrđuju poklapanje sa modelom, ne dokazuju sâm mehanizam koji je do promene doveo.