Теории о первых днях истории нашей планеты сильно различаются. Некоторые исследования нарисовали картину снежного кома Земли, когда большая часть ее поверхности была заморожена. Другие теории включали периоды, когда большинству нынешних форм жизни было бы невыносимо жарко, чтобы выжить.
Новое исследование Вашингтонского университета предполагает более мягкую молодость для нашей планеты. Анализ температуры на протяжении ранней истории Земли, опубликованный 2 апреля в Proceedings of the National Academy of Sciences, подтверждает более умеренные средние температуры на протяжении миллиардов лет, когда на Земле медленно зарождалась жизнь.
"Представления об окружающей среде на ранней Земле повсюду, от очень жаркого мира до мира, запертого в постоянном ледниковом периоде, от мира с кислыми океанами до мира с морской водой, настолько щелочной, что у вас щиплет глаза. ", - сказал Дэвид Кэтлинг, профессор UW по наукам о Земле и космосе. «Эти симуляции показывают, что в нашем раннем мире средняя температура была примерно такой же, как и сегодня, а pH морской воды был примерно в пределах одной единицы от нейтрального».
Предыдущие исследования показали, что средняя температура в архейскую эпоху, от 4 до 2,5 миллиардов лет назад, составляла всего минус 25 градусов по Цельсию. По другим оценкам, основанным на различных интерпретациях данных, средняя температура достигала 85 градусов по Цельсию, при которой могли выжить только теплолюбивые микробы, которые сейчас существуют в горячих источниках..
Новые результаты показывают, что внешний диапазон возможных температур составляет от 0 до 50 C (от 32 до 122 F).
"Наши результаты показывают, что Земля имела умеренную температуру практически на протяжении всей своей истории, и это связано с обратной связью выветривания - они хорошо справляются с поддержанием пригодного для жизни климата", - сказал первый автор Джошуа Криссансен-Тоттон., докторант Университета Вашингтона в области наук о Земле и космосе.
Чтобы создать свою оценку, исследователи взяли самые последние данные о том, как взаимодействуют горные породы, океаны и температура воздуха, и поместили их в компьютерную симуляцию температуры Земли за последние 4 миллиарда лет. Их расчеты включали самую последнюю информацию о том, как выветривание морского дна происходит в геологических временных масштабах и при различных условиях.
Хотя мы не думаем о том, что ветер и дождь разрушают морское дно, морское дно подвергается эрозии, поскольку морская вода просачивается сквозь камни на дне океана. Углеродосодержащие молекулы оседают из воды, процесс, связанный с температурой и кислотностью морской воды, в то время как другие химические вещества растворяются в породе.
Выветривание морского дна было более важным для регулирования температуры ранней Земли, потому что в то время было меньше континентальной суши, недра Земли были еще более горячими, а кора морского дна распространялась быстрее, так что это обеспечивало больше коры для быть выветренным», - сказала Криссансен-Тоттон.
Авторы провели моделирование для многих возможных сценариев размера континентов, температурной чувствительности химического выветривания и других факторов, чтобы получить полный спектр возможных сценариев средней температуры воздуха и pH океана на протяжении истории.
«Мы получили этот первоначальный ответ, что ранняя Земля имела умеренные температуры и слегка кислый рН океана», - сказала Криссансен-Тоттон. «Я очень старался сломать это, ища предположения, которые могли бы изменить этот ответ. Но я обнаружил, что это действительно надежный результат. Трудно представить реалистичный сценарий, в котором температура или pH были бы более экстремальными».
Это хорошие новости для поиска жизни на других планетах. Если температура Земли была довольно умеренной на протяжении всей ее истории, другие планеты, расположенные в обитаемой зоне, также должны сохранять довольно стабильный климат достаточно долго для развития других форм жизни.
«В этих процессах нет ничего особенно примечательного», - сказала Криссансен-Тоттон.«Они могут встречаться на любой каменистой планете с океанами. Таким образом, на других планетах, которые находятся в обитаемой зоне, климат, вероятно, стабилизируется до умеренных значений благодаря этим обратным воздействиям выветривания. И это хорошо для поиска жизни, потому что вам нужны умеренные температуры в течение миллиардов лет, чтобы создать стабильную среду для развития жизни».
Результаты могут также помочь пролить свет на то, какими были условия на ранней стадии эволюции жизни на Земле.
«Результаты помогают нам понять, как естественные процессы сохраняли окружающую среду Земли пригодной для жизни на протяжении миллиардов лет, от самых скромных зарождений до удивительных форм, которые сейчас окружают нас», - сказал Кэтлинг.