4,5 миллиарда лет назад на Земле царила удивительная атмосфера – густая и токсичная, а её поверхность была залита магмой. Новый спутник, только что сформировавшийся, выглядел значительно массивнее, чем сейчас, и светился от остаточного тепла. Вся Земля была похожа на раскалённый ад. Долгое время учёные полагали, что такая магматическая фаза была недолгой, но новая работа исследователей из Каптейнской астрономической обсерватории, опубликованная на arXiv, предполагает, что этот период мог продлиться более полумиллиарда лет.
ЗАЧЕМ НУЖЕН БЫЛ ДОЛГИЙ ПЕРИОД МАГМЫ?
Почему же так долго? Разве магма не остынет со временем, образуя твёрдую кору? В долгосрочной перспективе – да, но этот процесс мог затянуться благодаря двум противоречащим факторам: приливным силам, создаваемым новым Луной, и парниковому эффекту, сопровождавшемуся первозданной атмосферой Земли.
Сегодня мы знаем, что Луна вызывает приливы океана, но в начале её существования, находясь намного ближе к Земле, она значительно влияло на её физическое строение. Гравитационные силы, зависящие от расстояния, «месили» внутренности Земли, создавая «приливное нагревание», которое выделяло огромное количество внутреннего тепла и поддерживало моря магмы.
ФИЛЬТР ОТ ПРИРТЕПОВ ФРЕЙД И ГЕРОЯ ТАЙМ
С одной стороны, Земля могла излучать это тепло в космос, что позволяло ей остывать и получать твёрдую кору, но процесс охлаждения блокировался атмосферой. Магма, выделяя газы, образовала мощный парниковый эффект, превосходящий всё, что мы наблюдаем сегодня.
Чтобы смоделировать это взаимодействие между внутренним нагреванием, вызванным Луной, и парниковым эффектом атмосферы, авторы статьи использовали эволюционную модель планет PROTEUS. Результаты показали, что в разные времена существовали периоды глобального радиационного равновесия, когда Земля выделяла тепло в космос практически с той же скоростью, с которой оно восполнялось благодаря приливным силам Луны. В эти периоды магма не затвердевала, и процесс её кристаллизации останавливался на срок от 2 миллионов до 320 миллионов лет.
КАК ХИМИЯ ВЛИЯЕТ НА ПЛАНЕТАРНУЮ ЭВОЛЮЦИЮ?
Такое разнообразие продолжительности объясняется химией Земли, а именно её окислительной способностью. Если бы магма была окислительной, она удерживала бы воду до поздних стадий кристаллизации, а при высвобождении пара создавалась бы мощная парниковая оболочка, способствующая долгому существованию расплавленных поверхностей.
Если же мантия была восстановительной (с преобладанием водорода и метана), то газы выделялись бы рано, что снижало парниковый эффект. В данном случае только сильные приливы могли бы сохранить molten surface на более длительные сроки.
ПЕРПЕКТЫ И СКОРОСТЬ ЗАРОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ
Такое магматическое состояние не только ужасно для детей, играющих в «Пол» – это также ставит под сомнение возможность зарождения жизни. Однако, по мнению авторов работы, длинный период магматического океана мог дать жизни именно то время, которое было необходимо для накопления пре-биотических химических соединений. Условия в этот период, особенно с уровнями окислительной способности, близкими к буферу железа и вюстита, могли привести к соотношению метана и углекислого газа около 0.1. Этот показатель может показаться специфичным, но он является ключом к фотохимическому образованию цианистого водорода, который, по мнению астробиологов, является важной предшествующей молекулой для создания РНК и белков – основой жизни.
Хотя мы не можем быть уверены в этом, исследование открывает интересные возможности, и ожидается, что лучшее понимание условий на ранней Земле поможет нам распознать жизнь, если мы её найдём на других планетах в нашей галактике.
