Парниковый эффект, который спас мир

Когда планета Земля только остывала после своего пламенного возникновения, Солнце было еще молодым и тусклым.

Настолько тусклым, что не могло предохранить своим теплом океаны на Земле от замерзания. Но, к счастью для зарождения жизни, вода на нашей молодой планете осталась жидкой. На протяжении лет ученые спорили — что могло сдерживать достаточно тепла, чтобы не дать океанам замерзнуть?

Сейчас команда исследователей из Института Технологии Токио и кафедры химии Копенгагенского университета извлекли объяснение из-под древних скал, как сообщается в издании PNAS (официальный журнал Академии Наук США) за эту неделю.

Идеальный парниковый газ 

«Молодое солнце было примерно на 30 процентов слабее, чем сейчас, и единственная причина, по которой Земля не замерзла — это помощь парникового газа,» — объясняет адъюнкт-профессор Мэтью С. Джонсон из кафедры химии. И он нашел наиболее вероятного кандидата на роль архейского «атмосферного одеяла». Это Карбонил Сульфид — продукт сульфура (серы), изверженного во время эпохи вулканической активности.

«Карбонил сульфид был и является до сих пор идеальным парниковым газом. Намного лучше, чем диоксид Карбона (углекислый газ). По нашим оценкам, слой карбонил сульфида, не давая теплу покинуть Землю, обеспечил около 30% дополнительной энергии для поверхности планеты. Это компенсировало недостаток тепла от Солнца, — „говорит профессор Джонсон.

Странное распределение

Чтобы узнать, что могло помочь тусклому Солнцу согреть раннюю Землю, профессор Джонсон и его коллеги из Токио изучили ряд изотопов серы в древних скалах. И то, что они обнаружили, выглядело странно: смесь изотопов, которая не могла образоваться в результате геологических процессов.

„На самом деле в скалистой коре Земли не существует процесса, который мог бы объяснить такое распределение изотопов. Для этого что-то должно было произойти в атмосфере, “ — говорит Джонсон. Вопрос только — что именно? Тщательное экспериментирование помогло ученым найти вероятный атмосферный процесс. Облучая диоксид серы солнечным светом с разной длиной волны, они заметили, что свет, проходя сквозь карбонил сульфид, давал длину волны, которая и приводила к созданию необычной смеси изотопов.

„Защита карбонил диоксидом — действительно довольно очевидная причина сохранения Земли теплой, стоит только подумать об этом. Но пока мы не посмотрели, никто не замечал этого,“ — говорит профессор Джонсон и продолжает.

„То, что мы нашли — настоящий аналог современного озонового слоя. Слоя, который защищает от ультрафиолетовой радиации. Но в отличие от озона, карбонил сульфид также сохранял планету теплой. Единственная проблема в том, что Земля все же не смогла остаться теплой“.

Появление жизни привело к ледниковому периоду

Когда на Земле возникла жизнь, живые формы начали производить постоянно возрастающее количество кислорода. Поскольку атмосфера стремительно окислялась, сера, изверженная вулканами, уже не могла превращаться в карбонил сульфид. Вместо этого она преобразовывалась в сульфатные аэрозоли — сильный охладитель климата. Джонсон и его коллеги создали компьютерную модель доисторической атмосферы. И модели в совокупности с лабораторными экспериментами позволяют предположить, что падение уровня карбонил сульфида и повышение — сульфатных аэрозолей, происходящие одновременно, вполне могли быть причиной образования слоя снега по всей планете. Это был планетарный ледниковый период, предположительно начавшийся в конце Архейской эры 2500 миллионов лет назад.

Последствия открытия Джонсона тревожны: «Наши исследования показали, что распространение и сочетание атмосферных газов перевели планету из теплого, удобного для жизни состояния в состояние мирового оледенения, продлившегося миллионы лет. Я не могу придумать лучшей причины быть крайне осторожными с объемами парникового газа, выбрасываемого в атмосферу“.

28.12.2009