Как ранняя Земля оставалась тёплой, несмотря на тусклое Солнце

История существования Земли делится на эоны, а те в свою очередь на эры, периоды и так далее. В самом первом эоне (Архее) Земля, несмотря на ещё молодое и недостаточно яркое Солнце, тем не менее, оставалось довольно тёплой. Учёные пытаются понять, почему так происходило.

В начале существования Земли Солнце уже грело Землю, но всё ещё недостаточно сильно. Однако столкновения между молекулами и атомами в атмосфере ранней Земли создавали определённую температуру, кинетическая энергия молекул и атомов (внутренняя энергия вещества) не давала быстро остывать поверхности планеты. Помимо всего прочего, нужно учитывать, какие газы наполняли раннюю атмосферу. Это были углекислый газ, водород, молекулярный двухатомный азот, а также диоксид азота. Они могли создавать определённый парниковый эффект. В свободном виде кислород если и встречался, то только в следовых количествах.

Особенно это касается диоксида углерода. Но интересен также и диоксид азота. Обычная молекула такого оксида состоит из одного атома азота и двух атомов кислорода. Но часть молекул объединяются друг с другом подвое, при этом получается димер оксида азота. В такой двойной молекуле уже два атома азота и четыре атома кислорода. А при температуре -12 уже почти весь оксид азота переходит в димер (слово «димер» означает «двойной, состоящий из двух частей»). Как считают учёные, он тоже мог вносить свой вклад в парниковый эффект.

В новом исследовании указывается, что хотя водород и оксид азота и его димер в обычных условиях значительный парниковый эффект не создают, тем не менее при определённых условиях их действие становится подобно действию диоксида углерода (углекислого газа).

Обнаружение этого нового эффекта может оказать влияние на изучение далёких планет, расширяя границы предполагаемых обитаемых зон вокруг далёких звёзд, добавляют исследователи.

Научные модели предсказывают, что в то время, когда Солнце было юным, яркость его составляла всего 70 процентов от нынешней яркости. И всё же сформировавшиеся на протяжении первых 2 миллиардов лет истории Земли геологические образования свидетельствуют о том, что Земля продолжала в это время оставаться достаточно тёплой для того, чтобы таяние ледников на ней и привело к покрытию значительной территории поверхности планеты водой, что дало возможность развиваться ранней жизни.

Именно в воде появился так называемый «первичный бульён», где сначала шла химическая эволюция (усложнялись органические вещества и, взаимодействуя, образовывали комплексы), появились коацерватные капли (так называемые «комочки слизи»), которые ещё не были клетками, но уже были похожи на них. Они были покрыты липидной мембраной, могли расти и распадаться на более мелкие, а те в свою очередь также росли. И только когда в них образовались молекулы нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), они стали первыми клетками (протоклетками), и в то же время первыми протоорганизмами.

Исследование опубликовано в выпуске журнала Science за 4 января.