Ο Ήλιος πρέπει να ήταν κάποτε σημαντικά πιο βαρύς

Ο Ήλιος πρέπει να ήταν κάποτε σημαντικά πιο βαρύς από ό,τι είναι σήμερα -αυτή τη θεωρητική πιθανότητα προτείνουν ερευνητές ως λύση σε ένα παράδοξο που τους προβληματίζει εδώ και 40 χρόνια: Αν ο Ήλιος είχε ανέκαθεν την ίδια μάζα, η Γη θα έπρεπε να είχε παραμείνει στην κατάψυξη στα πρώτα στάδια της εξέλιξής της.

Τα περισσότερα άστρα σαν τον Ήλιο είναι γνωστό ότι γίνονται όλο και φωτεινότερα με την πάροδο του χρόνου. Αυτό συμβαίνει επειδή ο πυρήνας τους γίνεται όλο και πιο πυκνός, και επομένως πιο θερμός.
Αν ο Ήλιος ακολούθησε όντως αυτή την τάση, η λαμπρότητά του πρέπει να είναι σήμερα 30% υψηλότερη ό,τι ήταν πριν από 4,5 δισ. χρόνια, όταν σχηματίστηκε το Ηλιακό Σύστημα.
Αυτό, όμως, δημιουργεί ένα πρόβλημα: αν η ακτινοβολία του Ήλιου ήταν κάποτε 30% πιο ασθενής, η Γη δεν θα ήταν αρκετά ζεστή ώστε να διαθέτει ωκεανούς.

«Ο αμυδρός νεαρός Ήλιος δημιουργεί ένα παράδοξο, αφού η προβλεπόμενη θερμοκρασία στη Γη και τον Άρη θα ήταν υπερβολικά μικρή για να μπορεί να υπάρξει υγρό νερό» εξηγεί στο Astrobiology Magazine ο Στάιν Σίγκουρντσον του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια.

Η Γη, όμως γνωρίζουμε ότι παραμένει θερμή και υγρή εδώ και τουλάχιστον 4,4 δισ. χρόνια, όπως δείχνουν τα αρχαιότερα γνωστά πετρώματα. Ακόμα και στον Άρη, η θερμοκρασία πιστεύεται ότι υπερέβαινε τους μηδέν βαθμούς μέχρι πριν από 4. δισ. χρόνια.

Επομένως, το παράδοξο του νεαρού Ήλιου παραμένει. Τώρα, η ομάδα του Σίγκουρντσον θα χρησιμοποιήσει νέα μαθηματικά μοντέλα για να εξετάσει μία από τις πιθανές εξηγήσεις: στα νεανικά του χρόνια, ο Ήλιος μπορεί να είχε μεγαλύτερη μάζα από ό,τι σήμερα, οπότε η ακτινοβολία του θα επαρκούσε για να κρατά τη Γη ζεστή.

Αργότερα, όμως, αυτό το πλεόνασμα μάζας χάθηκε, πιθανώς λόγω του λεγόμενου ηλιακού ανέμου, μιας σταθερής ροής σωματιδίων από τον Ήλιο που εκτοξεύονται στο Διάστημα.

Υπάρχουν όμως κι άλλες θεωρητικές λύσεις:

Το παράδοξο του νεαρού Ήλιου διατυπώθηκε το 1972 από τον Καρλ Σέιγκαν και τον Τζορτζ Μούλερ, οι οποίοι πρότειναν τότε την υπόθεση του φαινομένου του θερμοκηπίου. Σε αυτό το μοντέλο, η Γη παρέμεινε ζεστή στα πρώτα στάδια της εξέλιξής της επειδή η ατμόσφαιρά της ήταν πλούσια σε αμμωνία, η οποία παγιδεύει την ηλιακή ακτινοβολία. Ωστόσο, νεότερες μελέτες έχουν δείξει ότι η αμμωνία θα καταστρεφόταν γρήγορα από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου.
Σύμφωνα με μια ελαφρώς διαφορετική και πιο δημοφιλή υπόθεση, η Γη παρέμεινε ζεστή λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου, το οποίο όμως τροφοδοτήθηκε όχι από την αμμωνία αλλά από το διοξείδιο του άνθρακα, με τα επίπεδα του στην ατμόσφαιρα να υπερβαίνουν τα σημερινά επίπεδα κατά 100 φορές. Όμως το γεωλογικό αρχείο δεν φαίνεται να επιβεβαιώνει αυτή την υπόθεση, αφού τα αρχαιότερα γνωστά πετρώματα δεν περιέχουν ανθρακικό σίδηρο, μια ένωση που σχηματίζεται σε υψηλές συγκεντρώσεις CO2. Επιπλέον, ο Άρης θα ήταν απίθανο έως αδύνατο να διέθετε αρκετό διοξείδιο του άνθρακα.

Το γεγονός ότι η λύση του θερμοκηπίου μένει αναπόδεικτη αφήνει τώρα νέο περιθώριο στην υπόθεση της χαμένης ηλιακής μάζας.

Σύμφωνα με προηγούμενες εκτιμήσεις, η μάζα του νεαρού Ήλιου πρέπει να ήταν 2 με 5 τοις εκατό μεγαλύτερη από σήμερα. Αν το νούμερο ήταν μικρότερο, η Γη θα παρέμενε παγωμένη. Αν πάλι ήταν μεγαλύτερο, ο Ήλιος θα είχε εξελιχθεί σε ένα διαφορετικό είδος άστρου.

Ο Σίγκουρντσον θα δοκιμάσει τώρα να «πειράξει» τις παραμέτρους σε μοντέλα της αστρικής εξέλιξης προκειμένου να εξετάσει αν ο Ήλιος θα μπορούσε να ήταν κάποτε βαρύτερος. Παράλληλα, όμως, θα πρέπει να εξηγήσει πώς αυτό το πλεόνασμα μάζας χάθηκε αργότερα στο Διάστημα.

Αν ο ηλιακός άνεμος είχε πάντα την ισχύ που παρατηρούμε σήμερα, ο Ήλιος θα είχε χάσει μόλις το 0,05 της αρχικής του μάζας. Για να χαθεί όμως όλη η πλεονάζουσα μάζα, οι ερευνητές εκτιμούν ότι ο ηλιακός άνεμος ήταν κάποτε 1.000 φορές σφοδρότερος από ό,τι σήμερα.

Όποια απάντηση κι αν δώσουν τα μαθηματικά μοντέλα, η υπόθεση της χαμένης ηλιακής μάζας θα παρέμενε αναπόδεικτη μέχρι να βρεθούν απτές ενδείξεις.

Ο Δρ Σίγκουρντσον, πάντως, είναι αισιόδοξος ότι η απώλεια μάζας άφησε ίχνη στις τροχιές των πλανητών και των δορυφόρων τους, ή ακόμα και στις εσωτερικές διεργασίες του Ήλιου.