Как ранняя Земля защищалась от холода?

Исследователи из Университета Лотарингии (Франция) во главе с профессором геохимии Бернаром Марти изучают состав древней атмосферы, чтобы разрешить «парадокс молодого Солнца». Около 3–4 миллиардов лет назад наша звезда излучала на 20–25% меньше энергии, чем сейчас, однако геологические данные не показывают следов глобального оледенения в ту эпоху. Учёные ищут объяснение, что согревало планету.

Одним из ключей к разгадке стали пузырьки воздуха, захваченные в кварце возрастом 3,5 миллиарда лет из пород северной Австралии. Анализ изотопов азота (¹⁴N и ¹⁵N) показал, что их соотношение в древней атмосфере было практически таким же, как сегодня. Это указывает на наличие у Земли уже в ту эпоху магнитного поля, которое защищало атмосферу от выдувания солнечным ветром, в отличие от Марса. Однако парциальное давление азота тогда было близко к современному, что ограничивает возможную роль углекислого газа (CO₂) как основного «одеяла» для молодой планеты.

Параллельное исследование изотопа аргона (⁴⁰Ar) в тех же древних образцах привело к другому важному открытию. Количество ⁴⁰Ar, образующегося при распаде калия в континентальной коре, позволило смоделировать её рост. Оказалось, что 90% континентальной коры сформировалось в короткий период между 3,5 и 2,8 миллиарда лет назад. Этот активный рост коры действовал как поглотитель CO₂ из атмосферы (через кислотные дожди и карбонатные отложения), что в итоге привело к снижению парникового эффекта и первому известному глобальному оледенению около 2,5 миллиарда лет назад.

«Мы анализируем образцы разного возраста и видим эволюцию», — говорит Бернар Марти. Сейчас его команда изучает ксенон, чья аномально низкая концентрация в атмосфере может быть индикатором уровня ультрафиолетового излучения молодого Солнца. Оба исследования опубликованы в ведущих журналах: по азоту — в Science (октябрь), по аргону и эволюции коры — в Nature (июнь).