Логика подогрева: Другая сторона проблемы
Только вчера мы рассказывали о загадке молодой Земли, разрешить которую пока не удается. Дело в том, что около 4 млрд лет назад, когда планета была очень молодой, молодым было и Солнце. В те годы оно было намного более тусклым, чем сегодня, и энергии его излучения, по всем расчетам, было бы недостаточно для того, чтобы поддерживать на Земле существование воды в жидкой форме. Однако имеется ряд точных свидетельств тому, что уже тогда на нашей планете плескались целые водные моря. Эта загадка известна под названием «парадокса слабого молодого Солнца».
Получается, некий механизм должен был дополнительно подогревать Землю. Среди ученых наибольшим авторитетом пользуется гипотеза, согласно которой подогрев этот обеспечивал парниковый эффект, который мог создавать углекислый газ, содержание которого в тогдашней атмосфере должно было в сотни раз превосходить современные величины. Однако — как мы писали вчера в заметке «Проблема с подогревом» — исследования пока что свидетельствуют против этой версии.
Недавно собственные результаты работы по этому вопросу представил и Кристофер Кэрофф (Christoffer Karoff). И результаты эти — довольно неожиданно — вытекают из исследования далекой звезды. Это Каппа 1 Кита, желтый карлик, расположенный в 30 световых годах от нас и чрезвычайно похожий на наше Солнце, каким оно было около 4 млрд лет назад. И, как показало исследование Кэроффа, чрезвычайно интересный.
Дело в том, что эта молодая звезда производит корональные выбросы массы (Coronal Mass Ejections, CME) с частотой аж на 3 порядка большей, чем наше сегодняшнее Солнце. Напомним, что СМЕ появляются в результате активных магнитных процессов в недрах звезды — это колоссальные выбросы вещества, устремляющиеся в космическое пространство из ее атмосферы. Мощные СМЕ приводят к возмущениям магнитосферы и геомагнитным бурям. Ну а если бы их было сразу на 3 порядка больше — трудно даже представить, что было бы с нашей планетой тогда.
Впрочем, возможно, так оно и было в далекие-предалекие годы. Поскольку Каппа 1 Кита по всем параметрам очень близка к молодому Солнцу, Кристофер Кэрофф высказывает предположение о том, что и Солнце в те времена генерировало СМЕ в тысячи раз интенсивней, чем сегодня. Казалось бы, причем тут подогрев планеты?
Придется сделать небольшое отступление. Надо рассказать об эффекте, обнаруженном еще в конце 1930-х американским физиком Форбушом и получившем его имя. Форбуш-эффект состоит в кратком, но интенсивном (до 30%) снижении интенсивности бомбардировки Земли космическими лучами, которое происходит примерно как раз в периоды, когда на Солнце случаются выбросы. Связано это с тем, что СМЕ вызывают рост активности магнитных полей (в том числе и земного глобального магнитного поля), которые и отклоняют заряженные частицы космического излучения.
Итак, если молодое слабое Солнце интенсивно генерировало СМЕ, Земля должна была получать меньшую «дозу» космических лучей. Теперь учтем, что в последние годы климатологи все активнее обсуждают роль этих лучей в образовании облаков в нижних слоях атмосферы.
Согласно современной версии, частицы космического излучения, сталкиваясь с молекулами и мельчайшими частичками пыли в воздухе, вызывают их ионизацию. Такие ионы и становятся точками, вокруг которых конденсируются капли и в итоге вырастают целые облака. Более того, есть даже некоторые экспериментальные свидетельства тому, что в периоды проявления Форбуш-эффекта облачный покров редеет.
Получается простая, по крайней мере, в первом приближении, зависимость: моложе Солнце — больше выбросов — меньше космических лучей — меньше облаков — меньше рассеяние солнечных лучей — больше подогрев. Все совершенно логично — но насколько справедливо, еще предстоит установить.
По публикации MIT Technology Review / arXiv blog