Gigantische uitbarstingen van de jonge zon hebben onze jonge planeet mogelijk warm gehouden en bovendien gezorgd dat leven mogelijk was. Door het splitsen van inerte stikstofmoleculen in de atmosfeer, konden geladen zonnedeeltjes chemische reacties hebben aangezet die de planeet verwarmden en konden ze zorgen voor een begin van het leven.
Afbeelding: NASA/Goddard Space Flight Center
Deze suggestie is de meest recente poging om de beroemde ‘paradox van de zwakke jonge zon’ op te lossen. Vier miljard jaar geleden had de zon maar 70 procent van de helderheid die er vandaag is. Daarmee zou zo weinig warmte van de zon af komen dat de aarde een bevroren sneeuwbal was. Maar geologisch bewijs laat zien dat de aarde in die periode wel vloeibaar water had. Datzelfde geldt voor Mars. Nu suggereert Vladimir Airapetian van Nasa’s Goddard Space Flight Center in Maryland dat uitbarstingen van de jonge zon het antwoord kunnen zijn.
250 zonnestormen
Airapetian maakte een model van wat er gebeurt als de aarde wordt geraakt door zonnestormen die zo groot zijn als de grootst geregistreerde zonnestorm in 1859. Deze zonnestorm was zo krachtig dat het noorderlicht tot bijna in de tropen zichtbaar was. Zulke enorme zonnestormen kwamen vaker voor toen de zon jonger was. Data van jonge sterren suggereren dat de jonge zon vlammen uitstootte die zelfs nog sterker waren dan de zonnestorm van 1859. Bovendien zouden die uitbarstingen 250 keer per dag hebben plaatsgevonden.
Het magnetische veld van de aarde beschermt ons normaal gesproken tegen schade van de zon, maar Airapetians modellen lieten zien dat deze krachtige zonnedeeltjes bij de polen gemakkelijk door het magnetische veld kunnen schieten. ‘Op een nacht werd het me duidelijk. Deze deeltjes hebben nu een goede weg om in de atmosfeer te komen’, zegt hij. ‘Daar kunnen ze moleculaire stikstof vernietigen.’
Broeikaseffect
Stikstof is een essentieel onderdeel voor leven op aarde. De jonge aarde had stikstof waarschijnlijk alleen in moleculaire vorm, N2. Deze vorm is niet bruikbaar voor leven. Deeltjes van zonnestormen konden deze moleculen splitsen, waardoor de stikstof bruikbaar werd. Stikstofoxide kan als krachtig broeikasgas het klimaat warm hebben gehouden. Bovendien kan een vergelijkbare reactie ook waterstofcyanide hebben gemaakt. Dat kan verder reageren naar organische moleculen zoals aminozuren.
Het is een goede suggestie, zegt James Kasting van de Penn State University, maar het moet eerst nog worden bevestigd met meer geavanceerde atmosferische modellen. Kasting denkt dat ultraviolet licht van de zon mogelijk stikstofoxide al vernietigde voordat het kon mengen in de atmosfeer.
‘Er is een ingewikkeld mechanisme nodig om hoog atmosfeer stikstofoxide te produceren zodat er in de lagere atmosfeer genoeg is om te zorgen voor een broeikaseffect’, zegt hij.
Water op Mars
Airapetian hoopt deze en andere tegenargumenten te weerleggen in een artikel waarin hij beschrijft dat deeltjes van zonnestormen bijna door het oppervlak kunnen komen waarna regen de chemische producten verder naar beneden brengt. Een ander onderzoek zal zich richten op hetzelfde proces om vloeibaar water op de jonge planeet Mars te verklaren, zegt hij.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder