Окаменелые капли дождя рассказывают историю атмосферы Земли

Следы дождя, который шел приблизительно 2,7 млрд. лет назад, обнаружены были в Южной Африке на куске вулканического туфа. Благодаря данной находке, учёные университета Вашингтона смогли узнать об атмосфере древней Земли много нового и сделали шаг к разгадке климатического удивительного парадокса.

Известно, что возраст планеты Земля составляет приблизительно треть возраста Вселенной. Земля возникла 4,54 млрд. лет назад, когда Солнце было менее ярким и молодым. Согласно современной теории о звёздной эволюции, светило излучало энергии меньше на 30%, нежели сегодня. В таких условиях наша древняя планета должна была собой представлять Землю-снежок — покрыта полностью льдом и снегом, и ранние формы жизни не появились бы.

Однако, исследователи располагают многочисленными доказательствами, что 2,7 млрд. лет назад климат нашей планеты во время позднего архея был мягкий, вода же существовала в жидком виде. Данное противоречие между астрофизическими и палеоклиматическими данными известно как Парадокс слабого молодого солнца.

Известно, что Земле согреваться помогала особенная, очень плотная, атмосфера либо повышенная концентрация парниковых газов.
"Мы знаем, что солнце значительно слабее светило. И если бы планетная атмосфера была такой, как сегодня, Земля бы просто была замороженной", — рассказывает главный исследователь Санджой Сом, астробиолог исследовательского центра Эймса.
Длительное время вследствие отсутствия данных о составе древнейшей атмосферы, попытки объяснить этот парадокс оставались только теорией. По данной причине обнаружение различных окаменелых отпечатков дождевых капель очень заинтересовало исследователей.
Учёные предположили, если теория плотной атмосфере верна, тогда скорость падения капель древнейшего дождя должна быть ниже, отпечатки же — меньше аналогичных современных.

Чтоб определить силу удара капли, нужно только измерить диаметр в камне её следа. Что и сделали исследователи. Они сначала сделали слепки древних отпечатков этих капель. Затем им нужно было сравнить все полученные результаты с размерами отпечатков капель, которые падают в условиях современной атмосферы.

Американцы дожидаться реального дождя не стали и провели в лаборатории свой эксперимент: капли воды различного размера направили на лоток с вулканическим пеплом с высоты 30 м, собранным в Исландии и на Гавайских островах, и имеющим такой же состав, как найденный в Южной Африке.
Результаты показали, что если бы крупные капли оставляли очень большие отпечатки, то плотность воздуха 2,7 млрд. лет назад должна была быть 2,3 кг/м3. Но самые крупные капли дождя крайне редко встречаются, а это значит, что плотность древней атмосферы в реальности была ниже, до 1,3 кг/м3.

Получается, парадокс молодого слабого солнца объяснить плотной атмосферой в прошлом Земли нельзя. Получается, что могло быть дело в парниковых газах, чьему влиянию на состояние современного климата уделяется столько внимания.
"Определение показателей плотности атмосферы прошлого времени — это самый первый шаг к пониманию, каким был климат млрд. лет назад, — полагает Сом. – Между современной и древней Землёй – огромная разница".

Учёные отмечают также, что исследование древнего климата сильно расширит наше представление о вероятности зарождения на других планетах жизни.