Modeller af Solens udvikling viser, at det var så meget som 30 procent mindre lysende under Jordens tidlige historie, end det er nu. En ny undersøgelse og et kig på Saturns måne Titan har givet spor til, hvordan solen kunne have holdt den tidlige jord varm nok. Forskere siger, at en tyk organisk uklarhed, der indhyllede den tidlige jord for flere milliarder år siden, kan have været svarende til den uklarhed, der dækker Titan og ville have beskyttet det nye liv på planeten mod de skadelige virkninger af ultraviolet stråling, mens den også varmer planeten.
Eric Wolf fra University of Colorado-Boulder og hans team mener, at den organiske uklarhed primært består af metan og kvælstof-kemiske biprodukter skabt af reaktioner med lys. Hvis partiklerne klumpede sig sammen i større, komplekse strukturer, et arrangement kendt som en fraktal størrelsesfordeling, ville de mindste partikler interagere med kortbølgestrålingen, mens de større strukturer lavet af de mindre partikler ville påvirke længere bølgelængder. Ikke alene ville diset have afskærmet den tidlige jord mod UV-lys, det ville have givet gasser som ammoniak mulighed for at opbygges, forårsaget drivhusopvarmning og måske medvirket til at forhindre, at planeten fryser over.
Andre forskere, herunder Carl Sagan, har foreslået mulige løsninger på dette ”Early Faint Sun” -paradoks, der generelt involverede atmosfærer med kraftige drivhusgasser, der kunne have hjulpet med at isolere Jorden. Men selvom disse gasser ville have blokeret strålingen, ville de ikke have varmet Jorden nok til, at livet kunne dannes.
”Da klimamodeller viser, at Jorden tidligt ikke kunne have været opvarmet af atmosfærisk kuldioxid alene på grund af dets lave niveauer, skal andre drivhusgasser have været involveret,” sagde Wolf. ”Vi tror, at den mest logiske forklaring er metan, som måske er blevet pumpet ud i atmosfæren ved det tidlige liv, der metaboliserede det.”
Lab-simuleringer hjalp forskere med at konkludere, at Jordens dis sandsynligvis var sammensat af uregelmæssige "kæder" af aggregerede partikler med større geometriske størrelser, svarende til formen på aerosoler, der antages at udfylde Titans tykke atmosfære. Ankomsten af Cassini-rumfartøjet til Saturn i 2004 har gjort det muligt for forskere at studere Titan, den eneste måne i solsystemet med både en tæt atmosfære og væske på dens overflade.
I den arkæiske periode var der ikke noget ozonlag i jordens atmosfære til at beskytte livet på planeten, sagde Wolf. ”Den UV-afskærmende metan uklarhed over den tidlige jord, vi antyder, ikke kun ville have beskyttet Jordens overflade, det ville have beskyttet de atmosfæriske gasser under den - inklusive den kraftige drivhusgas, ammoniak - der ville have spillet en betydelig rolle i at bevare den tidlige jord varm."
Forskerne vurderede, at der årligt blev produceret ca. 100 millioner tons dis i atmosfæren på den tidlige jord i denne periode. ”Hvis dette var tilfældet, ville en tidlig jordatmosfære bogstaveligt talt have dryppet organisk materiale ned i verdenshavene og leveret manna fra himlen til det tidligste liv for at opretholde sig selv,” sagde teammedlem Brian Toon, også fra CU-Boulder.
”Metan er nøglen til at få denne klimamodel til at køre, så et af vores mål nu er at fastlægge, hvor og hvordan den stammer fra,” sagde Toon. Hvis jordens tidligste organismer ikke producerede metan, kan den muligvis være genereret ved frigivelse af gasser under vulkanudbrud enten før eller efter, at livet først opstod - en hypotese, der kræver yderligere undersøgelse.
Denne nye undersøgelse vil sandsynligvis genantænde interessen for et kontroversielt eksperiment foretaget af forskerne Stanley Miller og Harold Urey i 1950'erne, hvor methan, ammoniak, nitrogen og vand blev kombineret i et reagensglas. Efter at Miller og Urey løb en elektrisk strøm gennem blandingen for at simulere virkningerne af lyn eller kraftig UV-stråling, blev resultatet oprettelsen af en lille pool af aminosyrer - livets byggesten.
”Vi har stadig meget forskning at gøre for at forbedre vores nye syn på den tidlige jord,” sagde Wolf. ”Men vi tror, at dette papir løser en række problemer forbundet med uklarheden, der eksisterede over den tidlige jord, og som sandsynligvis spillede en rolle i at udløse eller i det mindste støtte det tidligste liv på planeten.”
Kilder: CU-Boulder, Science
