Коли планета Земля тільки остигала після свого полум'яного виникнення, Сонце було ще молодим і тьмяним.
Настільки тьмяним, що не могло охоронити своїм теплом океани на Землі від замерзання. Але, на щастя для зародження життя, вода на нашій планеті молодий залишилася рідкою. Протягом років учені сперечалися - що могло стримувати досить тепла, щоб не дати океанах замерзнути?
Зараз команда дослідників з Інституту Технології Токіо і кафедри хімії Копенгагенського університету витягли пояснення з-під стародавніх скель, Як повідомляється у виданні PNAS (офіційний журнал Академії Наук США) за цей тиждень.
Ідеальний парниковий газ
«Молоде сонце було приблизно на 30 відсотків слабша, ніж зараз, і єдина причина, по якій Земля не замерзла - це допомога парникового газу,» - пояснює ад'юнкт-професор Метью С. Джонсон з кафедри хімії. І він знайшов найбільш вірогідного кандидата на роль архейського «атмосферного ковдри». Це Карбонія Сульфід - продукт сульфуру (сірки), вивержених під час епохи вулканічної активності.
«Карбон сульфід був і є до цих пір ідеальним парниковим газом. Набагато краще, ніж діоксид карбону (вуглекислий газ). За нашими оцінками, шар карбоніл сульфіду, не даючи тепла покинути Землю, забезпечив близько 30% додаткової енергії для поверхні планети. Це компенсувало нестачу тепла від Сонця, - "говорить професор Джонсон.
Дивне розподіл
Щоб дізнатися, що могло допомогти тьмяному Сонця зігріти ранню Землю, професор Джонсон і його колеги з Токіо вивчили ряд ізотопів сірки в древніх скелях. І те, що вони виявили, виглядало дивно: суміш ізотопів, яка не могла утворитися в результаті геологічних процесів.
"Насправді в скелястій корі Землі не існує процесу, який міг би пояснити такий розподіл ізотопів. Для цього щось повинно було відбутися в атмосфері, "- говорить Джонсон. Питання тільки - що саме? Ретельне експериментування допомогло вченим знайти імовірний атмосферний процес. Опромінений діоксид сірки сонячним світлом з різною довжиною хвилі, вони помітили, що світло, проходячи крізь карбоніл сульфід, давав довжину хвилі, яка і приводила до створення незвичайної суміші ізотопів.
"Захист карбоніл діоксидом - дійсно досить очевидна причина збереження Землі теплою, варто тільки подумати про це. Але поки ми не подивилися, ніхто не помічав цього, "- говорить професор Джонсон і продовжує.
"Те, що ми знайшли - справжній аналог сучасного озонового шару. Шару, який захищає від ультрафіолетової радіації. Але на відміну від озону, карбоніл сульфід також зберігав планету теплою. Єдина проблема в тому, що Земля все-таки не змогла залишитися теплою ".
Поява життя призвело до льодовикового періоду
Коли на Землі виникло життя, живі форми почали виробляти постійно зростаюча кількість кисню. Оскільки атмосфера стрімко окислюється, сірка, виверження вулканів, вже не могла перетворюватися на карбоніл сульфід. Замість цього вона перетворювалася в сульфатні аерозолі - сильний охолоджувач клімату. Джонсон і його колеги створили комп'ютерну модель доісторичної атмосфери. І моделі в сукупності з лабораторними експериментами дозволяють припустити, що падіння рівня карбоніл сульфіду та підвищення - сульфатних аерозолів, що відбуваються одночасно, цілком могли бути причиною утворення шару снігу по всій планеті. Це був планетарний льодовиковий період, імовірно що почалася наприкінці архейської ери 2500 млн років тому.
Наслідки відкриття Джонсона тривожні: «Наші дослідження показали, що поширення і поєднання атмосферних газів перевели планету з теплого, зручного для життя стану в стан світового заледеніння, котрий тривав мільйони років. Я не можу придумати кращого причини бути вкрай обережними з обсягами парникового газу, що викидається в атмосферу ".