מודלים של התפתחות השמש מצביעים על כך שהיא הייתה זוהר יותר מ 30 אחוז במהלך ההיסטוריה המוקדמת של כדור הארץ מכפי שהיא כיום. מחקר חדש ומבט על הירח של שבתאי טיטאן סיפקו רמזים כיצד השמש יכולה הייתה לשמור על כדור הארץ הקדום מספיק חם. מדענים אומרים כי אובך אורגני סמיך שעטף את כדור הארץ הקדום לפני מספר מיליארד שנים עשוי היה דומה לאובך שמכסה את טיטאן והיה מגן על החיים המתהווים על פני כדור הארץ מפני ההשפעות המזיקות של קרינה אולטרה סגולה, תוך כדי התחממות כדור הארץ גם כן.
אריק וולף מאוניברסיטת קולורדו-בולדר וצוותו מאמינים שהאובך האורגני מורכב בעיקר מתוצרי לוואי כימיים של מתאן וחנקן שנוצרו כתוצאה מתגובות עם אור. אם החלקיקים התכווצו זה לזה במבנים גדולים ומורכבים, סידור המכונה התפלגות גודל פרקטלית, אז החלקיקים הקטנים ביותר היו מתקשרים עם קרינת הגל הקצר, ואילו המבנים הגדולים יותר המורכבים מהחלקיקים הקטנים יותר ישפיעו על אורכי הגל הארוכים יותר. לא רק שהאובך היה מגן על כדור הארץ הקדום מפני אור UV, הוא היה מאפשר לגזים כמו אמוניה להצטבר, מה שגורם להתחממות חממה ואולי עוזר למנוע את הקפאת כדור הארץ.
חוקרים אחרים, ביניהם קרל סגן, הציעו פתרונות אפשריים לפרדוקס "השמש הקדושה הקדומה" הזה, שכלל בדרך כלל אטמוספרות עם גזי חממה עוצמתיים שיכלו לסייע בבידוד כדור הארץ. אך בעוד הגזים האלה היו חוסמים את הקרינה, זה לא היה מחמם את כדור הארץ דיו בכדי שייווצרו חיים.
וולף אמר כי "מכיוון שמודלים אקלימיים מראים כי כדור הארץ הקדום לא יכול היה להתחמם על ידי פחמן דו חמצני אטמוספרי מוקדם בלבד בגלל רמותיו הנמוכות, כנראה שהיה מעורב גזי חממה אחרים". "אנו חושבים שההסבר ההגיוני ביותר הוא מתאן, שאולי הוזרם לאטמוספירה על ידי החיים המוקדמים שחילקו אותו."
הדמיות מעבדה סייעו לחוקרים להסיק כי אובך כדור הארץ עשוי ככל הנראה מ"שרשראות "לא סדירות של חלקיקים מצטברים בגדלים גיאומטריים גדולים יותר, בדומה לצורת התרסיסים האמינים כי מאכלסים את האטמוספרה העבה של טיטאן. הגעת חללית קאסיני לסטורן בשנת 2004 אפשרה למדענים ללמוד את טיטאן, הירח היחיד במערכת השמש עם אוירה צפופה ונוזל על פני השטח.
בתקופה הארכיאנית לא הייתה שכבת אוזון באטמוספירה של כדור הארץ כדי להגן על החיים בכוכב הלכת, אמר וולף. "אובך המתאן המגן על UV מעל כדור הארץ הקדום אנו מציעים שלא רק היה מגן על פני כדור הארץ, הוא היה מגן על הגזים האטמוספריים שמתחתיו - כולל גז החממה החזק, אמוניה - שהיה יכול לשחק תפקיד משמעותי בשמירה על כדור הארץ הקדום נעים."
החוקרים העריכו כי היו בערך 100 מיליון טונות של אובך המיוצרים מדי שנה באטמוספירה של כדור הארץ הקדום בתקופה זו. "אם זה היה המקרה, אווירה קדומה של כדור הארץ הייתה ממש מטפטפת חומר אורגני לאוקיאנוסים, ומספקת למן מהשמיים לכל החיים המוקדמים ביותר בכדי לקיים את עצמם", אמר חבר הצוות בריאן טון, אף הוא מ- CU-Boulder.
"מתאן הוא המפתח לגרום למודל האקלים הזה לרוץ, ולכן אחת המטרות שלנו עכשיו היא לציין היכן ואיך מקורו," אמר טון. אם האורגניזמים הקדומים ביותר בכדור הארץ לא ייצרו את המתאן, יתכן שהוא נוצר על ידי שחרור גזים במהלך התפרצויות געשיות לפני או אחרי שהחיים התעוררו לראשונה - השערה שתצריך מחקר נוסף.
מחקר חדש זה עשוי להצית מחדש את העניין בניסוי שנוי במחלוקת של המדענים סטנלי מילר והרולד אורי בשנות החמישים בו שולבו מתאן, אמוניה, חנקן ומים במבחנה. לאחר שמילר ואורי העבירו זרם חשמלי דרך התערובת כדי לדמות את ההשפעות של ברק או קרינת UV עוצמתית, התוצאה הייתה יצירת בריכה קטנה של חומצות אמינו - אבני הבניין של החיים.
"עדיין יש לנו הרבה מחקר לעשות כדי לשפר את השקפתנו החדשה על כדור הארץ הקדום," אמר וולף. "אבל אנו חושבים שמאמר זה פותר מספר בעיות הקשורות לאובך שהיה לפני כדור הארץ הקדום וככל הנראה מילא תפקיד בהפעלת או לפחות תמיכה בחיים הקדומים ביותר על פני כדור הארץ."
מקורות: CU-Boulder, מדע
