Energie aus unserer jungen Sonne - vor 4 Milliarden Jahren - hat dazu beigetragen, Moleküle in der Erdatmosphäre zu erzeugen, die es ihr ermöglichten, sich genug zu erwärmen, um das Leben zu inkubieren, sagt Studie.
Vor etwa vier Milliarden Jahren schien die Sonne nur mit etwa drei Vierteln der Helligkeit, die wir heute sehen, aber ihre Oberfläche war von riesigen Eruptionen durchzogen, die enorme Mengen von Sonnenmaterial und Strahlung in den Weltraum spuckten. Diese starken Sonnenexplosionen haben trotz der Ohnmacht der Sonne möglicherweise die entscheidende Energie geliefert, die zur Erwärmung der Erde erforderlich ist. Die Eruptionen könnten auch die Energie geliefert haben, die benötigt wird, um einfache Moleküle in komplexe Moleküle wie RNA und DNA umzuwandeln, die für das Leben notwendig waren. Die Forschung wurde in veröffentlicht Natur Geowissenschaften am 23. Mai 2016 von einem Team von Wissenschaftlern der NASA.
Wenn wir verstehen, welche Bedingungen für das Leben auf unserem Planeten erforderlich waren, können wir sowohl die Ursprünge des Lebens auf der Erde verfolgen als auch die Suche nach Leben auf anderen Planeten leiten. Bisher wurde die vollständige Kartierung der Erdentwicklung jedoch durch die einfache Tatsache behindert, dass die junge Sonne nicht leuchtend genug war, um die Erde zu erwärmen.
Vladimir Airapetian ist Hauptautor der Arbeit und Solarwissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. Er sagte:
Damals erhielt die Erde nur etwa 70 Prozent der Energie von der Sonne als heute “, sagte er.„ Das bedeutet, dass die Erde ein eisiger Ball sein sollte. Stattdessen besagen geologische Beweise, dass es sich um eine warme Kugel mit flüssigem Wasser handelte. Wir nennen dies das Paradoxon der schwachen jungen Sonne. Unsere neue Forschung zeigt, dass Sonnenstürme für die Erwärmung der Erde von zentraler Bedeutung sein könnten.
Wissenschaftler können die Geschichte der Sonne zusammenfügen, indem sie nach ähnlichen Sternen in unserer Galaxie suchen. Indem diese sonnenähnlichen Sterne nach ihrem Alter geordnet werden, erscheinen sie als funktionale Zeitachse für die Entwicklung unserer eigenen Sonne. Aufgrund dieser Daten wissen Wissenschaftler, dass die Sonne vor 4 Milliarden Jahren verblasst ist. Solche Studien zeigen auch, dass junge Sterne häufig starke Fackeln erzeugen - riesige Licht- und Strahlungsblitze - ähnlich den Fackeln, die wir heute auf unserer eigenen Sonne sehen. Solche Fackeln werden oft von riesigen Wolken aus Sonnenmaterial begleitet, die als koronale Massenauswürfe oder CMEs bezeichnet werden und in den Weltraum ausbrechen.
Die Kepler-Mission der NASA fand etwa ein paar Millionen Jahre nach ihrer Geburt Sterne, die unserer Sonne ähneln. Die Kepler-Daten zeigten viele Beispiele für sogenannte "Superflares" - enorme Explosionen, die heute so selten sind, dass wir sie nur alle 100 Jahre oder so erleben. Die Kepler-Daten zeigen jedoch auch, dass diese Jugendlichen bis zu zehn Superflares pro Tag produzieren.
Obwohl unsere Sonne immer noch Fackeln und CMEs produziert, sind sie nicht so häufig oder intensiv. Darüber hinaus verfügt die Erde heute über ein starkes Magnetfeld, mit dessen Hilfe ein Großteil der Energie aus einem solchen Weltraumwetter nicht auf die Erde gelangen kann. Das Weltraumwetter kann jedoch eine magnetische Blase um unseren Planeten, die Magnetosphäre, erheblich stören, ein Phänomen, das als geomagnetische Stürme bezeichnet wird und die Funkkommunikation und unsere Satelliten im Weltraum beeinträchtigen kann. Es werden auch Auroren erzeugt - meist in einer engen Region in der Nähe der Pole, in der sich die Magnetfelder der Erde nach unten beugen, um den Planeten zu berühren.
Unsere junge Erde hatte jedoch ein schwächeres Magnetfeld mit einem viel breiteren Fuß in der Nähe der Pole. Airapetian sagte:
Unsere Berechnungen zeigen, dass Sie in South Carolina regelmäßig Polarlichter gesehen hätten. Und während die Partikel des Weltraumwetters die Magnetfeldlinien entlang wanderten, wären sie in der Atmosphäre in reichlich vorhandene Stickstoffmoleküle geraten. Es hat sich herausgestellt, dass die Veränderung der Chemie der Atmosphäre den Unterschied für das Leben auf der Erde ausgemacht hat.
Auch die Atmosphäre der frühen Erde war anders als heute: Molekularer Stickstoff - das sind zwei Stickstoffatome, die zu einem Molekül verbunden sind - machte 90 Prozent der Atmosphäre aus, heute sind es nur noch 78 Prozent. Während energetische Partikel in diese Stickstoffmoleküle eindrangen, wurden sie durch den Aufprall in einzelne Stickstoffatome aufgeteilt. Sie kollidierten wiederum mit Kohlendioxid und trennten diese Moleküle in Kohlenmonoxid und Sauerstoff.
Der frei schwebende Stickstoff und Sauerstoff verbinden sich zu Lachgas, einem starken Treibhausgas. Wenn es um die Erwärmung der Atmosphäre geht, ist Lachgas etwa 300-mal stärker als Kohlendioxid. Die Berechnungen der Teams zeigen, dass wenn die frühe Atmosphäre weniger als ein Prozent so viel Lachgas wie Kohlendioxid enthält, der Planet genug erwärmt wird, damit flüssiges Wasser existieren kann.
Dieser neu entdeckte ständige Zustrom von Sonnenpartikeln in die frühe Erde hat möglicherweise nicht nur die Atmosphäre erwärmt, sondern auch die Energie geliefert, die für die Herstellung komplexer Chemikalien erforderlich ist. In einem Planeten, der gleichmäßig mit einfachen Molekülen verstreut ist, ist eine enorme Menge an Energie erforderlich, um die komplexen Moleküle wie RNA und DNA zu erzeugen, die letztendlich Leben hervorgebracht haben.
Genügend Energie scheint für einen wachsenden Planeten von enormer Bedeutung zu sein, aber zu viel wäre auch ein Problem - eine konstante Kette von Sonneneruptionen, die Schauer von Teilchenstrahlung erzeugen, kann ziemlich schädlich sein. Solch ein Ansturm magnetischer Wolken kann die Atmosphäre eines Planeten zerstören, wenn die Magnetosphäre zu schwach ist. Das Verständnis dieser Art von Gleichgewichten hilft Wissenschaftlern zu bestimmen, welche Arten von Sternen und welche Arten von Planeten für das Leben gastfreundlich sein könnten.
