Концентрация парниковых газов в атмосфере древней Земли, возможно, переоценивалась

Группа климатологов и геологов из Дании и США показала, что в архейском эоне, около четырех миллиардов лет назад, концентрация углекислого газа в атмосфере Земли была не такой высокой, как предполагают некоторые ученые.

Древние гренландские скалы (фото Миника Розинга)

За время существования Земли светимость Солнца увеличилась на 25–30 процентов, однако моря — вода в жидком виде — существовали и в самом начале архея. Известно немало гипотез о том, каким был источник дополнительного тепла; в 1972 году свою версию, которая приобрела большую популярность, представил астроном и популяризатор науки Карл Саган. По мнению ученого, концентрация диоксида углерода в атмосфере Земли в архее была чрезвычайно высокой (возможно, превосходила нынешнюю в сто раз), и необходимая температура поддерживалась за счет парникового эффекта.
Авторы исследовали так называемые полосчатые железистые формации на юго-западе Гренландии, возраст которых составляет 3,8 млрд лет. Основное внимание уделялось двум минералам: магнетиту и сидериту. Возможность их формирования определяется концентрацией CO₂, и ученые, сравнив содержание минералов в отложениях, установили, что в архее концентрация углекислого газа в атмосфере не могла превышать 1000 частей на миллион. Это значение менее чем в три раза превосходит современное (387 частей на миллион).
Одних лишь парниковых газов в атмосфере, таким образом, не хватало для поддержания высокой температуры. В своей статье авторы выделяют два дополнительных фактора. Во-первых, миллиарды лет назад общая площадь суши была намного меньше; поскольку поверхность океанов в среднем темнее, чем континенты, это должно было давать более низкое результирующее альбедо (характеристику отражательной способности поверхности). Следовательно, солнечное излучение поглощалось с повышенной эффективностью. Во-вторых, в архейской атмосфере формировалось не так много облаков, которые мешают солнечному свету достигать поверхности.

Изменение доли суши на Земле и альбедо поверхности планеты со временем (иллюстрация из журнала Nature)

Исследователи признают, что на температуру древней Земли должны были влиять и другие факторы, которых они не учли. «Я думаю, наша статья — лишь одно из звеньев длинной цепочки уточнений наших представлений о климате и динамике развития Земли», — резюмирует участник работ Миник Розинг (Minik Rosing) из Копенгагенского университета.
Полная версия отчета опубликована в журнале Nature.