Ученые не могут решить парадокс слабого молодого Солнца

Двое сотрудников Научно-исследовательского центра Эймса (США) раскритиковали предложенный в прошлом году вариант решения парадокса слабого молодого Солнца. Суть парадокса, напомним, заключается в том, что климат на Земле архейской эры, стартовавшей более трёх миллиардов лет назад, был не менее тёплым, чем нынешний. Этот факт плохо согласуется с естественным изменением светимости Солнца, которая за время существования нашей планеты должна была увеличиться на 25–30 процентов. Если бы в архей попала современная Земля, то ледники, как предполагают климатологи, распространились бы по её поверхности до экватора.

Ранее считалось, что температура на поверхности поддерживалась за счёт парникового эффекта, а концентрация диоксида углерода в атмосфере Земли в архее была чрезвычайно высокой. В 2010-м учёные из США и Дании, однако, показали, что доля CO2 не превосходила 1 000 частей на миллион по объёму. Это значение менее чем в три раза превосходит современное (387 частей на миллион).

В своей работе датско-американская группа, возглавляемая Миником Розингом (Minik Rosing) из Копенгагенского университета, выделила три причины роста температуры в архее. Первой стало увеличение площади океанов (поскольку их поверхность темнее, чем у континентов, излучение Солнца должно было поглощаться с большей эффективностью), второй — уменьшение доли отражаемого облаками в атмосфере солнечного излучения, третьей — парниковый эффект.

По мнению авторов нового исследования, их предшественники не учли некоторые важные факторы. Облака, к примеру, могут не только отражать солнечное излучение, охлаждая поверхность Земли, но и способствовать нагреву — усиливать (если речь идёт о высоких облаках) парниковый эффект. Кроме того, гипотеза о меньшей отражательной способности архейских облаков имела ненадёжное обоснование: утверждалось, что причиной изменений стал недостаток ядер конденсации в атмосфере, основным источником ядер был биогенный диметилсульфид, а выделяют это вещество только эукариоты. На самом деле диметилсульфид могут вырабатывать и безъядерные микроорганизмы, и в наше время он отвечает за формирование лишь небольшой части ядер конденсации. Если бы процесс образования ядер сильно зависел от деятельности эукариот, в момент появления последних на Земле — 1,6–2,1 млрд лет назад — произошло бы заметное похолодание, но о нём климатологам ничего не известно.

Ошибки, вероятно, были допущены и при расчёте парникового эффекта. Г-н Розинг и его коллеги не приняли во внимание тот факт, что присутствие в атмосфере CO2 и CH4 в сравнимых и высоких концентрациях (равных, скажем, упомянутой выше тысяче частей на миллион по объёму) вызовет образование стратосферной «углеводородной дымки», которая даст сильный охлаждающий эффект. Отсюда следует, что рассмотренный группой Миника Розинга вариант нельзя назвать полным и корректным решением парадокса. Разработанная учёными модель просто не может воспроизвести нужную амплитуду изменений климата.