Ранняя Земля поглощала больше солнечного света — для поддержания жидкой воды не требовался экстремальный парниковый эффект

Четыре миллиарда лет назад молодое Солнце излучало лишь 70–75% от своей современной энергии. При прочих равных условиях вся вода на планете должна была замёрзнуть. Однако древние горные породы содержат множество свидетельств, что ранняя Земля была покрыта глобальным океаном жидкой воды. Популярная теория объясняет этот парадокс слабого молодого Солнца высокими концентрациями парниковых газов, в первую очередь CO₂, в атмосфере.

Но международная команда учёных, включая исследователей из Стэнфорда, проанализировала минеральный состав морских пород возрастом 3,8 миллиарда лет из Гренландии и пришла к другому выводу. Они не нашли геологических свидетельств крайне высоких концентраций CO₂. Вместо этого исследователи предполагают, что обширный океан ранней Земли, покрывавший гораздо большую долю поверхности, чем сегодня, поглощал больше солнечной энергии благодаря низкой отражательной способности (альбедо) тёмной водной поверхности.

Ключевым фактором также были облака. В отсутствие обилия ядер конденсации (которые позже стали поставлять растения и водоросли) облака в ранней атмосфере состояли из более крупных капель и были прозрачнее для солнечного излучения. Моделирование с учётом медленного роста континентов и ограниченного количества облаков показывает, что этих условий было достаточно, чтобы поддерживать температуру выше точки замерзания воды на протяжении геологической истории.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, основано на анализе полосчатых железных руд. Чередование полос кварца, магнетита и сидерита указывает, что содержание CO₂ в атмосфере колебалось около определённого порога и не могло быть экстремально высоким. Дополнительное ограничение на уровень CO₂ накладывает метаболизм древних метаногенов, которым для жизни требовался баланс между водородом и углекислым газом.

«Более низкое альбедо сбалансировало слабое Солнце и обеспечило Земле мягкие условия без необходимости драматически высоких концентраций парниковых газов в атмосфере», — отметил ведущий автор Миник Росинг из Музея естественной истории Дании.