Paradox slabého mladého Slunce

Zářivý výkon, poloměr a teplota Slunce v závislosti na čase (v miliardách let) podle standardního modelu Slunce.

Paradox slabého mladého Slunce je problém, který otevřel popularizátor vědy Carl Sagan a George Mullen roku 1972.[1] Modely Slunce předpovídají, že výkon Slunce postupně s časem roste, ovšem teplota Země by tak v počátcích musela být pod bodem mrazu, což odporuje geologickým nálezům indikujícím tekutou vodu na Zemi i Marsu té doby.

Možná vysvětlení

Oxid uhličitý

Skleníkový efekt oxidu uhličitého mohl zvýšit teplotu natolik, že by voda na Zemi mohla být v kapalném stavu. Uvažovalo se o parciálním tlaku oxidu uhličitého 10 atmosfér.[2] Později se ukázalo, že tlak oxidu uhličitého byl pod 1 atmosférou,[3] a tak nedostatečný. Mohl za tím být ale metan.[4] Také nižší albedo díky mrakům a většímu podílu moří mohlo teplotu Země ovlivnit.[5]

Geotermální energie

V minulosti byl tepelný výkon Země, který je způsoben radioaktivním rozpadem prvků, větší než v současnosti.[6] Muselo by však jít o vliv většího geotermálního gradientu a nikoli pouze o přímý vliv vyzařování tepla ze Země.

Slapový ohřev

Větší slapový ohřev Země v minulosti z důvodu Měsíce, který byl blíže.[7] Oteplení slapovým ohřevem by však dosáhlo maximálně jen 5 °C v době formování Měsíce, ale je třeba vysvětlit teploty vyšší i o více než 10 °C než předpovídá model vývoje Slunce.[8]

Aktivnější rané Slunce

Standardní model Slunce nemusí být správný a Slunce mohlo být v minulosti aktivnější. Napovídají tomu například meteority,[9] ale i slabší kosmické záření na Zemi, které muselo aktivnější Slunce více odvracet.[10] Řešilo by to i problém s tekutou vodou na Marsu, k čemuž tam skleníkové plyny nestačí. Slunce mohlo být zpočátku o pár procent hmotnější, jeho energetické ztráty větší a Země k těžšímu Slunci blíže.[11] Větší ztráty vyžaduje i zpomalení rotace Slunce[12] a naznačuje to i současná helioseimologie, že hmotnost Slunce mohla být původně o 7 % větší.[13] To vyžadovalo masivní sluneční vítr.[14]

Jiné hypotézy

Dále například Alfred Wegener navrhl ideu rozpínající se Země, která by pomohla řešit problém slabého mladého Slunce.[15]

Reference

  1. ↑ SAGAN, Carl; MULLEN, George. Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures. S. 52–56. Science [online]. 1972-07-07. Roč. 177, čís. 4043, s. 52–56. Dostupné online. DOI 10.1126/science.177.4043.52. (anglicky) 
  2. ↑ WALKER, James C. G. Carbon dioxide on the early earth. S. 117–127. Origins of Life and Evolution of the Biosphere [online]. 1985-06. Roč. 16, čís. 2, s. 117–127. Dostupné online. DOI 10.1007/BF01809466. (anglicky) 
  3. ↑ MARTY, Bernard; ZIMMERMANN, Laurent; PUJOL, Magali; BURGESS, Ray; PHILIPPOT, Pascal. Nitrogen Isotopic Composition and Density of the Archean Atmosphere. S. 101–104. Science [online]. 2013-10-04. Roč. 342, čís. 6154, s. 101–104. Dostupné online. DOI 10.1126/science.1240971. (anglicky) 
  4. ↑ BALMA, Chris. How ancient microbes created massive ore deposits, set the stage for early life on Earth. phys.org [online]. 2019-12-02 [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ↑ CHARNAY, Benjamin; WOLF, Eric T.; MARTY, Bernard; FORGET, François. Is the Faint Young Sun Problem for Earth Solved?. S. 90. Space Science Reviews [online]. 2020-08. Roč. 216, čís. 5, s. 90. Dostupné online. DOI 10.1007/s11214-020-00711-9. (anglicky) 
  6. ↑ AREVALO, Ricardo; MCDONOUGH, William F.; LUONG, Mario. The K/U ratio of the silicate Earth: Insights into mantle composition, structure and thermal evolution. S. 361–369. Earth and Planetary Science Letters [online]. 2009-02. Roč. 278, čís. 3–4, s. 361–369. Dostupné online. DOI 10.1016/j.epsl.2008.12.023. (anglicky) 
  7. ↑ SCHARRINGHAUSEN, Britt. Is the Moon moving away from the Earth? When was this discovered? (Intermediate) [online]. curious.astro.cornell.edu, rev. 2019-01-28 [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. (anglicky) 
  8. ↑ HELLER, René; DUDA, Jan-Peter; WINKLER, Max; REITNER, Joachim; GIZON, Laurent. Habitability of the early Earth: Liquid water under a faint young Sun facilitated by strong tidal heating due to a nearby Moon. arxiv.org [online]. 2020-07-07. Dostupné online. DOI 10.31223/osf.io/9nrwh. (anglicky) 
  9. ↑ CAFFE, M. W.; HOHENBERG, C. M.; SWINDLE, T. D.; GOSWAMI, J. N. Evidence in meteorites for an active early sun. S. L31. The Astrophysical Journal [online]. 1987-02. Roč. 313, s. L31. Dostupné online. DOI 10.1086/184826. (anglicky) 
  10. ↑ SHAVIV, Nir J. Toward a solution to the early faint Sun paradox: A lower cosmic ray flux from a stronger solar wind. S. 1437. Journal of Geophysical Research [online]. 2003. Roč. 108, čís. A12, s. 1437. Dostupné online. DOI 10.1029/2003JA009997. (anglicky) 
  11. ↑ MINTON, David A.; MALHOTRA, Renu. Assessing the Massive Young Sun Hypothesis to Solve the Warm Young Earth Puzzle. S. 1700–1706. The Astrophysical Journal [online]. 2007-05-10. Roč. 660, čís. 2, s. 1700–1706. Dostupné online. DOI 10.1086/514331. (anglicky) 
  12. ↑ MARTENS, Petrus C. The Faint Young Sun and Faint Young Stars Paradox. S. 350–355. Proceedings of the International Astronomical Union [online]. 2016-10. Roč. 12, čís. S328, s. 350–355. Dostupné online. DOI 10.1017/S1743921317004331. (anglicky) 
  13. ↑ WOOD, Suzannah R.; MUSSACK, Katie; GUZIK, Joyce A. Solar Models with Dynamic Screening and Early Mass Loss Tested by Helioseismic, Astrophysical, and Planetary Constraints. S. 111. Solar Physics [online]. 2018-07. Roč. 293, čís. 7, s. 111. Dostupné online. DOI 10.1007/s11207-018-1334-1. (anglicky) 
  14. ↑ MARTENS, P. C. The Faint Young Sun Paradox Mitigated by a Sustained Initial Massive Solar Wind. S. SH44A–08. ui.adsabs.harvard.edu [online]. 2018-12-01. Roč. 2018, s. SH44A–08. Dostupné online. Bibcode 2018AGUFMSH44A..08M. (anglicky) 
  15. ↑ http://ir.nust.ac.zw/xmlui/bitstream/handle/123456789/912/Faint%20Young%20Sun%20Paradox%20and%20the%20Expanding%20Earth%20Hypothesis.pdf?sequence=1 Archivováno 17. 11. 2018 na Wayback Machine. - Faint Young Sun Paradox and the Expanding Earth Hypothesis

Související články

Média použitá na této stránce

Solar evolution (English).svg
Autor: RJHall, Licence: CC BY-SA 3.0
This graph shows the evolution of the Sun's luminosity, radius and effective temperature compared to the present Sun. The left edge represents the zero-age main sequence, while the right is the start of the red giant phase.