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Una soluzione al paradosso del debole giovane sole
Quando si tratta dell'origine della vita sulla Terra circa quattro miliardi di anni fa, c'è un problema. A quel tempo, il giovane Sole era circa il 75% più debole di quanto lo sia ora. Ciò avrebbe reso la Terra significativamente più fredda, in effetti, troppo fredda per l'acqua liquida.
Tuttavia, sappiamo che l'acqua liquida è essenziale per la vita e sappiamo dai reperti fossili che la vita esisteva sulla Terra in quel momento. Doveva essere presente acqua liquida. Quindi cosa teneva l'acqua calda?
Questo problema, noto come il debole paradosso del giovane Sole, ha turbato gli astronomi dagli anni '70, quando è stato segnalato da Carl Sagan e dai suoi amici. Propose che l'atmosfera terrestre a quel tempo doveva essere ricca di anidride carbonica e che il conseguente effetto serra fosse responsabile del riscaldamento. Altre prove, tuttavia, suggeriscono che l'atmosfera non avrebbe potuto avere abbastanza CO2 per fare il trucco. Il blog di arXiv ha guardato ad altre possibili soluzioni anche in passato.
Oggi, Christoffer Karoff dell'Università di Birmingham e un amico danno un nuovo suggerimento basato sul loro studio su kappa Ceti, una stella a circa 30 anni luce di distanza nella costellazione del Ceto che è molto simile al nostro Sole in quanto sarebbe stato di quattro miliardi anni fa.
Si scopre che Kappa Ceti è poco più interessante di quanto un tempo pensassero gli astronomi. Questa giovane stella, dice Karoff, produce bagliori ed espulsioni di massa coronale a una velocità di tre ordini di grandezza maggiore rispetto al nostro Sole odierno. L'implicazione, ovviamente, è che il nostro Sole doveva essere altrettanto attivo quando aveva la stessa età di kappa Ceti (circa 700 milioni di anni).
Ma allora? In che modo le espulsioni di massa coronale hanno reso la Terra più calda? La risposta sta in un fenomeno noto come diminuzione di Forbush, dal nome dell'astronomo Scott Forbush che studiò i raggi cosmici galattici negli anni '30 e '40.
Forbush ha scoperto che il numero di raggi cosmici galattici che colpiscono la Terra scende fino al 30% entro un giorno circa dal Sole producendo un'espulsione di massa coronale. Il motivo è che queste espulsioni sono gigantesche nubi di gas ionizzato avvolte da potenti campi magnetici. Questi campi allontanano semplicemente i raggi cosmici dalla Terra.
Quindi, se il primo Sole stesse producendo molte più espulsioni di massa coronale, molti meno raggi cosmici sarebbero arrivati sulla Terra.
Ed è qui che entra in gioco un'altra idea. Negli ultimi anni, vari climatologi hanno ipotizzato che i raggi cosmici seminano la formazione di nubi nella bassa atmosfera. L'idea è che ionizzino le molecole e le particelle di polvere che poi diventano punti focali per la condensazione delle goccioline.
Quindi meno raggi cosmici portano a meno nuvole. Ci sono anche alcune prove che la copertura nuvolosa diminuisce durante una diminuzione di Forbush, anche se è giusto dire che c'è qualche controversia su questo.
Quindi il pensiero di Karoff va così. Più espulsioni di massa coronale nel passato della Terra portano a un minor numero di raggi cosmici che colpiscono la Terra, il che porta a una minore copertura nuvolosa. Meno copertura nuvolosa significava che meno luce solare sarebbe stata riflessa nello spazio, il che avrebbe permesso alla superficie di riscaldarsi.
Ed è ciò che ha mantenuto l'acqua liquida sulla superficie terrestre quattro miliardi di anni fa.
Capito?
Rif: arxiv.org/abs/1003.6043 : In che modo il sole ha influenzato il clima quando la vita si è evoluta sulla terra? - Un caso di studio sul giovane gemello solare Kappa Ceti