Ранняя Земля могла быть склонна к глубоким замерзаниям: исследование

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере, адаптировавшие трёхмерную модель общей циркуляции климата Земли к периоду около 2,8 миллиарда лет назад, когда Солнце было значительно слабее, предполагают, что планета могла быть более подвержена катастрофическому оледенению, чем считалось ранее.

Новая 3-D модель архейского эона (от ~3,8 до 2,5 млрд лет назад) учитывает взаимодействие атмосферы, океана, суши, льда и гидрологического цикла. Её используют, в частности, для решения «парадокса слабого молодого Солнца», когда солнечная активность составляла 70–80% от современной, но геологические данные указывают на тёплый климат. В отличие от прежних одномерных моделей, новая включает динамику морского льда и облаков.

«Включение динамического морского льда затрудняет поддержание тепла на ранней Земле в нашей 3-D модели», — пояснил аспирант Эрик Вольф. При глобальной температуре ниже 55°F (около 13°C) система медленно поддаётся расширению льда и охлаждению: лёд повышает отражающую способность планеты, что ведёт к дальнейшему похолоданию.

Расчёты показывают, что для поддержания средней температуры в 57°F (~14°C) потребовалась бы атмосфера с 6% CO₂, но геологические данные не подтверждают таких высоких концентраций. Учёные продолжают искать механизмы обогрева, исследуя состав облаков, гидрологический цикл, движение континентов и перенос тепла. В 3-D модели для предотвращения глобального оледенения требуется примерно в три раза больше CO₂, чем предсказывали 1-D модели. Средняя температура в тёплых сценариях 3-D модели была на 5–10°F выше, но около 55°F всё ещё могло запустить необратимое оледенение по сценарию «Земли-снежка».

«Конечная цель этого исследования — определить, какой была Земля во время возникновения жизни», — отметил профессор Брайан Тун. Планета, вероятно, была окутана красноватой дымкой, а океаны имели зеленоватый оттенок из-за растворённого железа. Кислородная революция около 2,5 млрд лет назад вызвала взрыв жизни. Тестирование модели требует огромных вычислительных ресурсов: один расчёт на суперкомпьютере Janus может занимать до трёх месяцев.