Парадоксальные загадки Солнца

Большинство звезд по мере старения становятся ярче, поскольку их ядра уплотняются и разогреваются. Если это действительно так, то наше Солнце в своей юности, 4,5 млрд лет назад должно было светить на треть тусклее, чем сейчас.

Но, что же тогда было на Земле и Марсе? Ведь температура в этом случае на этих планетах должна была быть очень низкой, что исключает возможность существования жидкой воды. Однако, геологические исследования показывают, что на Земле 4,4 млрд лет назад уже были океаны, и по всей видимости, в этой же время была жидкая вода и на Марсе.

Этот парадокс поставил астрономов в тупик. Для его разрешения ученые должны разработать модель развития, не просто отличающуюся от стандартной, но позволяющую Солнцу развиваться в противоположном направлении – уменьшения яркости.

Если предположить, что 4,5 млрд лет назад на Солнце была температура, достаточная, чтобы растопить лед на Земле и Марсе, то сейчас нам бы не пришлось ждать весны. Солнечный ветер также не решает проблему уменьшения яркости Солнца, поскольку он должен бы быть слишком сильным, чтобы сдуть с Солнца достаточно массы для достижения его нормального состояния.

Тогда возникла гипотеза «крупного молодого Солнца», согласно которой, Солнце было гораздо больших размеров, чем сейчас. Но, такое предположение не нашло много сторонников. В настоящее время основной гипотезой становится лавинообразный парниковый эффект, когда 4,5 млрд лет назад концентрация аммиака на Земле была высокой, что позволило удерживать тепло в атмосфере планеты. Но оказалось, что этот газ подвержен разрушению ультрафиолетовым излучением Солнца.

На смену аммиаку пришел углекислый газ, концентрация которого в атмосфере Земли должна была достигать огромных масштабов, примерно на 2 порядка больше, чем сейчас. Однако, эту гипотезу опровергла геология, поскольку, выяснилось, что сидерит, образующийся при избытке углекислого газа в атмосфере, практически отсутствует в образцах того времени.

Но, даже, если ученые найдут объяснение парниковому эффекту на Земле, то как быть с Марсом, который находится еще дальше от Солнца, чем Земля? И, если Земле надо было в 100 раз больше углекислого газа, чем сейчас, то сколько же его должно было быть на Марсе? Настолько много, что газ начал бы собираться в облака, уводя тепло, а не удерживая. Поэтому, большинство исследователей считают, что для Марса парниковый эффект не может быть объяснением. Но геохимики пока не готовы отказаться от этой гипотезы.

Поскольку климатический подход, при помощи которого ученые пытались объяснить парадокс, не увенчался успехом, то было решено вновь вернуться к солнечным параметрам. Было показано, что необходимо объяснить, откуда в те времена у Солнца появилось «всего» 2-5 процентов лишней массы. Чуть меньше, и тепла бы не хватило для поддержания океанов на Земле, чуть больше, и Солнце эволюционировало бы по-другому. Ученые, пытаясь решить проблему, разработали новую более сложную модель эволюции Солнца.

В новой модели ученые взяли «в работу» не только массу Солнца, но и другие его параметры, такие как относительное содержание элементов в Солнце и степень турбулентности его плазмы. Такой подход нужен для того, чтобы заставить солнечный ветер сдуть необходимое количество материи в необходимое время.

Если бы солнечный ветер всегда был примерно таким же, как сейчас, то Солнце потеряло бы за последние 4.4 миллиарда лет всего 0.05% своей массы. Поэтому, большинство астрономов считают, что ранее солнечный ветер был сильнее, но насколько сильнее, это достоверно неизвестно. Для того, чтобы обеспечить достаточный нагрев Земли и потерю массы Солнцем, не нарушающую надежно известных ограничений, этот процесс должен был занять несколько сотен миллионов лет. Значит ветер должен был быть в тысячу раз быстрее, чем сейчас. Но такие быстрые ветра характерны для очень больших и очень маленьких звезд, но не для Солнца.

Если исходить из того, что молодое Солнце потеряло большую часть своей массы, это не могло не сказаться на всей Солнечной системе и ее динамике. Поэтому, не исключено, что планеты могли находится на более низких орбитах из-за увеличения притяжения Солнца, хотя в этом случае отличие вряд ли можно заметить сегодня, оно было слишком мало.

Из всего вышесказанного становится понятно, что современная наука, увы, пока не способна разрешить парадокс. Ученые возлагают надежды на новые научные отрасли, например, гелиосейсмологию, при помощи которой, может быть, удастся найти разгадку нашего светила.