Situat în centrul sistemului nostru solar, Soarele exercită o influență asupra fiecărei planete care orbitează în jurul său. În două studii recente finanțate de NASA, oamenii de știință au descoperit modul în care evenimente din trecutul îndepărtat al Soarelui ar fi putut contribui la formarea climei unice a Pământului și ar fi putut declanșa schimbări climatice rămase anterior inexplicabile.
Într-o nouă cercetare, oamenii de știință de la centrul SHIELD al NASA (Solar Wind with Hydrogen Ion charge Exchange and Large-Scale Dynamics) — unul dintre centrele științifice DRIVE (Diversify, Realize, Integrate, Venture, Educate) ale agenției — urmăresc traiectoria heliosferei (acea bulă masivă creată de Soare care învelește sistemul nostru solar) pe măsură ce aceasta s-a deplasat prin galaxie, influențând clima Pământului de-a lungul drumului.
Într-o altă lucrare, un cercetător NASA și colaboratorii săi analizează modul în care Soarele — pe atunci mai tânăr și mai puțin luminos — a reușit să încălzească Pământul prin stimularea producerii unor gaze cu efect de seră puternice.
Un Soare în mișcare
În ultimele zeci de milioane de ani, clima Pământului a trecut prin schimbări semnificative, inclusiv prin epoci glaciare notabile, în timpul cărora temperatura medie globală a scăzut temporar cu câteva grade. În aceste perioade, fluctuațiile climatice mai frecvente au dus la alternanțe între încălzirea și răcirea planetei. Pentru a explica aceste perioade de încălzire și răcire, oamenii de știință s-au concentrat asupra unor factori interni ai Pământului, precum modificările orbitale, gazele cu efect de seră și gheața.
CITEȘTE ȘI: Povestea unei supernove dezvăluie sfârșitul dramatic al unei stele mult mai masive decât Soarele
Totuși, noi cercetări sugerează că schimbările din mediul înconjurător al Soarelui ar putea fi esențiale pentru înțelegerea variațiilor de temperatură ale Pământului.
Așa cum planeta noastră este înconjurată de o atmosferă, tot astfel întregul nostru sistem solar se află în interiorul unui fel de „atmosferă” creată de Soare. Această bulă protectoare, cunoscută sub numele de heliosferă, este formată de un vânt solar continuu, compus din particule încărcate electric care radiază dinspre Soare în toate direcțiile.
Heliosfera noastră orbitează în jurul centrului galaxiei noastre, Calea Lactee. De-a lungul existenței de 4,6 miliarde de ani a Soarelui, heliosfera a traversat diverse regiuni ale galaxiei.
Într-un studiu publicat pe 21 august în revista „Annual Review of Astronomy and Astrophysics”, cercetători din cadrul proiectului SHIELD al NASA au utilizat modelarea computerizată pentru a reconstitui traseul heliosferei prin galaxie, dezvăluind că mediile traversate ar fi putut declanșa schimbări pe Pământ.
Merav Opher, cercetătorul principal al proiectului SHIELD de la Universitatea din Boston, și echipa sa au realizat simulări care indică faptul că Soarele a întâlnit regiuni extrem de reci, bogate în gaz și praf, în cel puțin trei momente diferite din ultimele câteva milioane de ani.
În aceste situații, „nori reci” interstelari masivi au exercitat o presiune atât de mare asupra heliosferei, încât aceasta s-a comprimat până la dimensiuni mai mici decât orbita Pământului, lăsând planeta noastră în afara scutului protector al Soarelui.
CITEȘTE ȘI: Experții NASA au detectat prima inversare de rotație a unei mici comete. FOTO
Aceste episoade — petrecute în urmă cu aproximativ 2-3 milioane, 6-7 milioane și 13-14 milioane de ani — ar fi expus atmosfera Pământului unor condiții de mediu complet diferite. Rezultatele simulărilor concordă cu dovezile geologice: elemente specifice prafului interstelar apar în probele de sedimente din adâncurile oceanice, în zăpada din Antarctica și în mostrele lunare provenind din perioadele respective.
Aceste evenimente de colaps al heliosferei ar putea explica, de asemenea, tiparele climatice antice de pe Pământ. În simulări, atunci când atmosfera Pământului a fost expusă unui nor galactic de hidrogen rece și dens, conținutul de vapori de apă a crescut, iar dinamica atmosferei superioare s-a modificat, schimbând în cele din urmă condițiile de la suprafață.
Pe scurt, deplasările heliosferei noastre prin regiuni mai reci ale galaxiei ar putea fi un factor cheie în declanșarea unor schimbări climatice antice de pe Pământ, inclusiv a unor posibile ere glaciare.
Următoarea frontieră în studiul heliofizicii
Centrul SHIELD este unul dintre numeroasele centre finanțate de NASA pentru a deschide calea către următoarea generație de cercetări heliosferice. În calitate de centru științific DRIVE, SHIELD reunește o echipă de cercetători cu expertiză, abordări și opinii diverse pentru a dezvolta un model – sau un „geamăn digital” – al heliosferei, care să ajute la înțelegerea modului în care aceasta interacționează cu mediul înconjurător, inclusiv cu norii interstelari denși. Înțelegerea sistemului nostru solar unic și locuibil va contribui la descifrarea misterelor evoluției vieții pe Pământ și, potențial, la descoperirea altor sisteme stelare locuibile.
Soarele tânăr
Într-o altă lucrare, Vladimir Airapetian, cercetător la Centrul Goddard pentru Zboruri Spațiale al NASA din Greenbelt, Maryland, se concentrează asupra unui mister de lungă durată: cum a reușit Soarele antic să încălzească Pământul primordial suficient de mult pentru a susține viața. Acum trei miliarde de ani, Soarele tânăr avea o luminozitate de doar 70% din cea actuală.
În aceste condiții de luminozitate redusă, Pământul ar fi trebuit să fie complet înghețat. Cu toate acestea, dovezile geologice indică faptul că apa lichidă exista deja în stare stabilă cu mult timp înainte de acea perioadă. Această enigmă – un Pământ cu o climă blândă sub un Soare mai rece și mai puțin luminos – este cunoscută sub numele de paradoxul Soarelui tânăr și slab (Faint Young Sun paradox).
Un indiciu pentru rezolvarea acestui paradox provine de la stelele tinere asemănătoare Soarelui, observate în alte părți ale galaxiei. Aceste stele „copile” sunt predispuse la izbucniri violente. Mai exact, datele furnizate de telescopul spațial Kepler al NASA (deja retras din uz) arată că stelele tinere similare Soarelui produc frecvent super-erupții masive, proiectând zilnic particule de înaltă energie în toate direcțiile. Airapetian sugerează că, dacă Soarele nostru tânăr s-a comportat la fel ca aceste stele, bombardamentul cu particule solare de înaltă energie ar fi putut declanșa reacții chimice esențiale pentru încălzirea Pământului primordial.
Echipa lui Airapetian a simulat atmosfera Pământului din perioada timpurie într-o incintă etanșă, combinând azot molecular, amoniac, dioxid de carbon și monoxid de carbon. Apoi, cercetătorii au bombardat amestecul cu protoni, simulând fluxul intens de particule provenite din super-erupții solare. Acest bombardament cu protoni a declanșat diverse modificări, inclusiv producerea de protoxid de azot, un gaz cu efect de seră de 300 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon.
Studiul a fost publicat în „Astrophysical Journal Letters”.
Acest protoxid de azot ar fi putut ajuta Pământul să rețină căldura. Totuși, nu tot protoxidul de azot ar fi persistat; radiațiile ultraviolete intense ale Soarelui tânăr ar fi descompus o parte din acesta, scindând molecula înapoi în azot și oxigen. Însă, după cum au confirmat simulările pe calculator ale echipei lui Airapetian, chiar dacă ar fi supraviețuit doar 10% din cantitatea de protoxid de azot observată în experiment, aceasta ar fi fost suficientă pentru a încălzi regiunile ecuatoriale ale Pământului până la aproximativ 5 grade Celsius (41 grade Fahrenheit) – o temperatură situată peste punctul de îngheț al apei. Această cantitate mai mică de protoxid de azot ar fi putut chiar accelera sinteza prebiotică: s-a constatat că temperaturile situate imediat peste pragul de îngheț sunt mai favorabile formării lanțurilor complexe de aminoacizi decât temperaturile mai ridicate.
Luate împreună, aceste două studii demonstrează că Soarele poate avea un impact surprinzător asupra Pământului. Deși planeta noastră este unică în multe privințe, ea s-a format și a existat dintotdeauna ca parte a unui sistem stea-planetă. Înțelegerea acestei relații unice promite să ofere noi perspective atât asupra Pământului, cât și asupra stelei care îi susține existența.
Autor: Corina Gheorghe
Foto: NASA
CITEȘTE ȘI: Un telescop NASA surprinde vântul fierbinte al galaxiei M82. FOTO
