Солнечный свет древнее самого Солнца |
Получено доказательство того, что облако газа и пыли, из которого впоследствии образовалось Солнце, само являлось источником ультрафиолетового излучения и высокоэнергетичных частиц еще до того как стало звездой в прямом смысле слова. Излучение "протосолнца" оказало существенное влияние на фор- мирование химического состава Солнечной системы, включая синтез многих органических соедине- ний, из которых впоследствии возникла жизнь на Земле. Считается, что Солнце первоначально сформировалось в тесном звездном скоплении, которое впослед- ствии, в процессе динамической эволюции Галактики, рассеялось. Туманность, из которой возникла Солнечная система, начала сжиматься около 5 млрд. лет назад – скорее всего, под воздействием удар- ной волны взорвавшейся "по соседству" звезды. Однако до сих пор не было ответа на вопрос о том, ка- ков был истинный химический состав протопланетного облака до того, как заработал механизм ядер- ных реакций внутри Солнца. Оказало ли массивное, коллапсирующее образование в его центральной части влияние на состав периферийных частей облака, из которого впоследствии сформировались пла- неты и их спутники, кометы, астероиды и метеорные тела? Как и когда возникли вода, органические соединения и другие компоненты, которые оказались необходимыми для развития жизни на Земле? Ответ на эти вопросы невозможно найти в геологической истории Земли, насчитывающей 4,5 млрд. лет, так как в ходе эволюции нашей планеты "первичный" материал неоднократно подвергался пере- работке. Единственным сохранившимся до наших дней источником данных о химическом составе про- топланетного облака являются некоторые метеорные тела, которые провели миллиарды лет на окраи- нах Солнечной системы, а затем, под воздействием гравитационных возмущений, оказались вблизи Земли и упали на ее поверхность. Как сообщает Universe Today, сотрудник университета штата Кали- форния в Сан-Диего Винай Рай ( Vinai Rai), занимавшийся изучением метеоритов в лаборатории д-ра Марка Тименса, разработал чрезвычайно чувствительный метод анализа их химического состава. С его помощью удалось обнаружить следы воздействия высокоэнергетичных частиц и ультрафиолето- вого излучения на некоторые изотопы сульфида, содержащиеся в метеоритах. Аналогичный подход 5 лет назад позволил самому д-ру Тименсу расшифровать состав атмосферы молодой Земли. После обна- ружения небольшого избытка изотопа серы S-33 в исследуемых метеоритах у ученых не осталось сом- нения в том, что замеченные ими фотохимические процессы происходили в досолнечной туманности еще до того, как окончательно сформировалась центральная звезда – то есть им уже более 4,5 млрд. лет. Анализ определил интенсивность протосолнечного ветра, что, в свою очередь, дало возможность оце- нить интенсивность излучения протосолнца.
«Наши измерения впервые однозначно свидетельствуют о том, что протосолнечный шар испускал дос- таточно ультрафиолетового излучения, чтобы вызвать фотохимические реакции в окружающей его ма- терии, - говорит д-р Тименс. - Иначе говоря, наше Солнце разгоралось постепенно в течение сотен миллионов лет до того момента, когда оно вспыхнуло на полную мощь. Этот факт, без сомнения, ока- жет большое влияние на понимание того, как из первичной материи образовались более сложные со- единения еще до возникновения крупных тел Солнечной системы. В частности, наше открытие под- тверждает теоретическое предположение о том, что центральная часть вращающейся протопланетной туманности была источником заряженных высокоэнергетичных частиц, аналога "солнечного ветра", которые "выдули" остальную часть материи облака на периферию аккреционного диска, где и сформи- ровались остальные члены нашей планетной системы». Марк Тименс считает, что при помощи изобре- тенной в его лаборатории техники химического анализа в будущем станет возможным определить, где и когда впервые возникли различные соединения под воздействием первичного "солнечного" ветра. cnews.ru/newtop ucsdnews.ucsd.edu/newsrel/science/mcmeteorite.asp yastro.narod.ru/a_news104.htm
Раскрыта тайна земного кислорода |
Новая модель объяснила механизм аномально медленного наполнения кислородом первичной атмос- феры ранней Земли – чтобы она стала пригодной для существования высших форм жизни, понадоби- лось 300 млн. лет.
Существует большое количество гипотез, пытающихся объяснить появление а затем и прогрессивное увеличение количества кислорода в земной атмосфере 2,4 млрд. лет назад. Однако, поскольку до сих пор отсутствовало полное понимание механизмов этого процесса, подтвержденных эмпирическими данными, ни одна из гипотез не стала общепризнанной теорией. Новая модель, построенная учеными из университета штата Вашингтон, позволила написать наиболее достоверный на сегодняшний день сценарий насыщения атмосферы кислородом. Она дала также ответ на вопрос, почему для этого пона- добилось более 300 млн. лет после появления первых микроорганизмов, жизнедеятельность которых основана на фотосинтезе.
«Одна из причин медленного роста содержания кислорода в земной атмосфере - в повышенной вулка- нической активности молодой Земли, - объясняет соавтор исследования, аспирант университета Марк Клер ( Mark Claire). - Вулканические газы, извергаемые в то время в больших количествах, всту- пали во взаимодействие с кислородом, образуя новые соединения. Другим источником потребления кислорода было большое количество метеоритов, падавших тогда на Землю. Известно, что метеориты богаты железом. Окисление железа приводило к поглощению свободного кислорода, вырабатываемо- го бактериями».
Оказалось, что построенная американскими учеными модель очень чувствительна к процентному со- держанию железа на поверхности Земли. Так, пятикратное увеличение количества железа предсказыва- ет задержку в насыщении атмосферы кислородом до известного нам сейчас уровня на целый миллиард лет. С другой стороны, если бы количества железа на поверхности было всего на 20% меньше, чем это было на самом деле, земная атмосфера насытилась бы кислородом на миллиард лет раньше. «Такой разброс оказался для нас совершенно неожиданным, - признается Клер. - Учитывая реальные условия, в которых формировалась молодая Земля, количество упавших на ее поверхность метеоритов определялось случайным стечением обстоятельств. Их могло быть как намного меньше, так и намного больше».
Сценарий американских ученых выглядит следующим образом. Кислород появился в земной атмосфе- ре благодаря сине-зеленым водорослям — крошечным бактериям, обитающим в океане и существую- щим за счет фотосинтеза, в процессе которого углекислый газ и вода превращаются в органический уг- лерод и свободный кислород. На молодой Земле свободный кислород сразу же вступал в реакцию с элементами, которые в то время преобладали в атмосфере, - например, с водородом или углеродом, так как около 3 млрд. лет назад земная атмосфера состояла в основном из метана - соединения углерода и водорода. В условиях, когда Солнце обогревало Землю слабее, чем сейчас, увеличение количества ме- тана приводило к повышению температуры планеты до уровня, благоприятного для жизнедеятельнос- ти примитивных организмов. Количество метана было настолько велико, что он присутствовал даже в верхней атмосфере, где под воздействием ультафиолетового излучения разлагался на составные час- ти. Освобождавшийся при этом водород улетучивался в межпланетное пространство.
Потеря водорода позволяла большему количеству кислорода вступать во взаимодействие с породами на поверхности Земли. Со временем это, в свою очередь, уменьшало количество водорода, который под воздействием температуры и давления выделялся из горных пород. Приблизительно 2,4 млн. лет назад наступил поворотный момент. Уменьшение содержания метана привело к ослаблению парнико- вого эффекта. Средняя температура на Земле понизилась до 30 градусов по Цельсию. Кислород стал доминирующим элементом в земной атмосфере, прежде всего, потому, что из нее постепенно исчез водород, который был основным источником его поглощения.
«Наша работа представляет не только исторический интерес. В самом ближайшем будущем у науки по- явится возможность изучать планеты за пределами Солнечной системы на разных стадиях эволюции, - говорит Клер. - Понимание процессов в земной атмосфере, которые сопутствовали появлению и развитию жизни, будет иметь большое значение в поисках признаков жизни и на других планетах ».cnews.ru/newtop