Nghiên cứu cho biết, năng lượng từ mặt trời non trẻ của chúng ta - 4 tỷ năm trước - đã giúp tạo ra các phân tử trong bầu khí quyển Trái đất cho phép nó nóng lên đủ để ấp ủ sự sống, nghiên cứu cho biết.
Khoảng 4 tỷ năm trước, mặt trời chiếu sáng chỉ bằng khoảng 3/4 độ sáng mà chúng ta thấy ngày nay, nhưng bề mặt của nó bị nung nóng với những vụ phun trào khổng lồ phun ra một lượng lớn vật chất mặt trời và bức xạ ra ngoài không gian. Những vụ nổ mặt trời mạnh mẽ này có thể đã cung cấp năng lượng quan trọng cần thiết để sưởi ấm Trái đất, bất chấp sự mờ nhạt của mặt trời. Các vụ phun trào cũng có thể đã cung cấp năng lượng cần thiết để biến các phân tử đơn giản thành các phân tử phức tạp như RNA và DNA cần thiết cho sự sống. Nghiên cứu được công bố trong Khoa học tự nhiên vào ngày 23 tháng 5 năm 2016, bởi một nhóm các nhà khoa học từ NASA.
Hiểu những điều kiện cần thiết cho sự sống trên hành tinh của chúng ta giúp chúng ta vừa theo dõi nguồn gốc sự sống trên Trái đất vừa hướng dẫn tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác. Tuy nhiên, cho đến nay, việc lập bản đồ hoàn toàn tiến hóa Trái đất đã bị cản trở bởi thực tế đơn giản là mặt trời trẻ không đủ sáng để sưởi ấm Trái đất.
Vladimir Airapetian là tác giả chính của bài báo và là nhà khoa học năng lượng mặt trời tại Trung tâm bay không gian NASA God Goddard ở Greenbelt, Maryland. Anh nói:
Trước đó, Trái đất chỉ nhận được khoảng 70% năng lượng từ mặt trời so với hiện nay, ông nói Điều đó có nghĩa là Trái đất đáng lẽ phải là một quả bóng băng giá. Thay vào đó, bằng chứng địa chất nói rằng đó là một quả cầu ấm với nước lỏng. Chúng tôi gọi đây là Nghịch lý Mặt trời mờ nhạt. Nghiên cứu mới của chúng tôi cho thấy những cơn bão mặt trời có thể là trung tâm của Trái đất đang nóng lên.
Các nhà khoa học có thể ghép lại lịch sử của mặt trời bằng cách tìm kiếm những ngôi sao tương tự trong thiên hà của chúng ta. Bằng cách đặt những ngôi sao giống như mặt trời này theo thứ tự theo tuổi của chúng, các ngôi sao xuất hiện như một dòng thời gian chức năng về cách mặt trời của chúng ta phát triển. Chính từ loại dữ liệu này mà các nhà khoa học biết mặt trời đã mờ hơn 4 tỷ năm trước. Những nghiên cứu như vậy cũng cho thấy những ngôi sao trẻ thường xuyên tạo ra những ngọn lửa mạnh - những chùm ánh sáng và bức xạ khổng lồ - tương tự như những ngọn lửa mà chúng ta thấy trên mặt trời của chúng ta ngày nay. Những ngọn lửa như vậy thường đi kèm với những đám mây khổng lồ của vật liệu mặt trời, được gọi là phóng xạ khối vành, hay CME, phun ra ngoài không gian.
Nhiệm vụ của NASA Kepler đã tìm thấy những ngôi sao giống với mặt trời của chúng ta khoảng vài triệu năm sau khi ra đời. Dữ liệu của Kepler cho thấy nhiều ví dụ về những gì được gọi là Super superaresares - những vụ nổ khổng lồ ngày nay hiếm đến nỗi chúng ta chỉ trải nghiệm chúng một lần sau mỗi 100 năm hoặc lâu hơn. Tuy nhiên, dữ liệu của Kepler cũng cho thấy những người trẻ tuổi này sản xuất tới mười siêu năng lực mỗi ngày.
Mặc dù mặt trời của chúng ta vẫn tạo ra pháo sáng và CME, nhưng chúng không quá thường xuyên hoặc dữ dội. Hơn nữa, Trái đất ngày nay có một từ trường mạnh giúp giữ phần lớn năng lượng từ thời tiết không gian như vậy tiếp cận Trái đất. Tuy nhiên, thời tiết không gian có thể làm xáo trộn đáng kể một bong bóng từ tính xung quanh hành tinh của chúng ta, từ quyển, một hiện tượng được gọi là bão địa từ có thể ảnh hưởng đến thông tin vô tuyến và vệ tinh của chúng ta trong không gian. Nó cũng tạo ra cực quang - thường xuyên nhất ở một khu vực hẹp gần các cực nơi từ trường Trái đất cúi xuống để chạm vào hành tinh.
Tuy nhiên, Trái đất non trẻ của chúng ta có từ trường yếu hơn, với bàn chân rộng hơn nhiều so với các cực. Airapetian nói:
Tính toán của chúng tôi cho thấy rằng bạn sẽ thường xuyên nhìn thấy cực quang ở Nam Carolina. Và khi các hạt từ thời tiết không gian di chuyển xuống các đường sức từ, chúng sẽ đâm sầm vào các phân tử nitơ dồi dào trong khí quyển. Thay đổi không khí hóa học Hóa ra hóa ra đã tạo ra tất cả sự khác biệt cho sự sống trên Trái đất.
Bầu khí quyển của Trái đất sơ khai cũng khác so với bây giờ: Nitơ phân tử - nghĩa là hai nguyên tử nitơ liên kết với nhau thành một phân tử - chiếm tới 90% bầu khí quyển, so với chỉ 78% hiện nay. Khi các hạt năng lượng đâm vào các phân tử nitơ này, tác động đã phá vỡ chúng thành các nguyên tử nitơ riêng lẻ. Sau đó, chúng va chạm với carbon dioxide, tách các phân tử đó thành carbon monoxide và oxy.
Nitơ và oxy nổi tự do kết hợp thành oxit nitơ, là một loại khí nhà kính mạnh mẽ. Khi nói đến việc làm ấm bầu không khí, oxit nitơ mạnh gấp 300 lần so với carbon dioxide. Các tính toán của đội cho thấy rằng nếu bầu khí quyển ban đầu chứa ít hơn một phần trăm lượng oxit nitơ như carbon dioxide, thì nó sẽ làm ấm hành tinh đủ để nước lỏng tồn tại.
Dòng hạt mặt trời mới được phát hiện liên tục này đến Trái đất sơ khai có thể đã làm nhiều hơn là chỉ làm ấm bầu khí quyển, nó cũng có thể cung cấp năng lượng cần thiết để tạo ra các hóa chất phức tạp. Trong một hành tinh rải rác đều với các phân tử đơn giản, cần một lượng năng lượng khổng lồ để tạo ra các phân tử phức tạp như RNA và DNA cuối cùng đã gieo mầm sự sống.
Mặc dù đủ năng lượng dường như cực kỳ quan trọng đối với một hành tinh đang phát triển, nhưng cũng có thể là một vấn đề - một chuỗi các vụ phun trào mặt trời liên tục tạo ra mưa rào bức xạ hạt có thể khá bất lợi. Một đám mây từ tính như vậy có thể xé toạc bầu khí quyển của hành tinh nếu từ trường quá yếu. Hiểu được các loại cân bằng này giúp các nhà khoa học xác định loại sao nào và loại hành tinh nào có thể hiếu khách suốt đời.
