Superflares von der Sonne können durch die Erwärmung der Erde Schwung haben
Leben auf der Erde seine Existenz unglaublich mächtige Stürme verdanken kann, die auf die Sonne längst ausgebrochen, schlägt eine neue Studie.
Starke und häufige Sonneneruptionen könnten erwärmt den Planeten genug fürs Leben, Fuß zu fassen und auch die vitale Energie benötigt, um die komplexe Bausteine des Lebens, wie DNA, einfache Moleküle verwandeln Forscher sagten zur Verfügung gestellt.
Die ersten Organismen entwickelte sich auf der Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren. Diese Tatsache hat lange verwirrt Wissenschaftler, da in jenen Tagen, die Sonne nur etwa 70 Prozent so hell war, wie es heute ist. [7 Theorien über den Ursprung des Lebens]
"Das bedeutet, dass die Erde eine eisige Kugel hätte sein sollen,", sagte Studienautor Blei Vladimir Airapetian, ein solar Scientist bei der NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, in einer Erklärung. "Stattdessen sagt geologischen Beweis war es eine warme Weltkugel mit flüssigem Wasser. Wir nennen dies die schwachen jungen Sonne Paradox."
Airapetian und seine Kollegen haben eine Erklärung für dieses Paradox. Die Wissenschaftler analysierten Beobachtungen des NASA Kepler-Weltraumteleskop, das jagt nach Exoplaneten durch auf der Suche nach den kleinen Helligkeit Dips, die diese Welten zu verursachen, wenn sie ihre Host-Stars Gesichter überqueren.
Kepler beobachtet einige Sterne, die ähnlich wie die Sonne, aber viel jünger sind – nur wenige Millionen Jahre alt, im Vergleich zu 4,6 Milliarden Jahre alt für die Sonne. Die Kepler-Daten legen nahe, dass Neugeborene sonnenähnlicher Sterne neigen dazu, sehr aktiv, Strahlen aus Fackeln (platzt der Strahlung) und koronale Massenauswürfe (CMEs, die Wolken von überhitztem Plasma) weit häufiger als ihre älteren Kollegen tun.
Zum Beispiel, feuert die Sonne derzeit enorm leistungsfähigen "Superflares" vielleicht einmal alle 100 Jahre. Aber die jungen Stars, die Kepler beobachtet ausbrechen mit solchen Megastorms bis zu 10 Mal pro Tag.
Wenn die Sonne ebenso aktiv in seiner Jugend waren, hätte die Auswirkungen auf der frühen Erde dramatisch, Studie Teammitglieder sagte.
"Unsere neue Forschung zeigt, dass Sonnenstürme zentrale zur Erwärmung der Erde hätte", sagte Airapetian.
Die meisten dieser wärmende Wirkung hätte indirekt, über Veränderungen in der atmosphärischen Chemie. Vor 4 Milliarden Jahren der Erdatmosphäre bestand aus etwa 90 Prozent molekularem Stickstoff (zwei Stickstoffatome verklebt). (Molekularem Stickstoff macht heute etwa 78 Prozent der Erdoberfläche Luft.)
Schnell bewegenden geladenen Teilchen heraus gesprengt durch Sonnenstürme würde haben drangen tief in die Atmosphäre damals, weil das Magnetfeld der Erde Feld – die lenkt heute die meisten solcher Partikel — war deutlich schwächer, sagte der Forscher. Dieser Tiefsee Teilchen hätten viele der Doppel-Stickstoff-Moleküle in einzelne Stickstoffatome, gebrochen, die wiederum atmosphärischem Kohlendioxid-Moleküle in Kohlenmonoxid und atomarem Sauerstoff gespalten haben würde.
Ein Großteil der frei schwebenden Stickstoff und Sauerstoff würde dann zu Lachgas zusammengefasst haben – ein 300-Mal stärker als Kohlendioxid Treibhausgas.
"Verändern die Atmosphäre Chemie entpuppt sich den Unterschied für das Leben auf der Erde gemacht haben," sagte Airapetian.
CMEs, die Erde direkt getroffen können leistungsstarke geomagnetische Stürme auslösen, die Stromnetze stören und Satellitennavigation, ebenso wie Ramp-up die wunderschöne Polarlichter bekannt als die Nord- und Südlichter zeigt.
Heute beschränken sich die Polarlichter in der Regel auf hohen breiten, weil Erde starkes Magnetfeld Kanäle solare Teilchen in Richtung der Pole in Rechnung gestellt. Aber die Lichtshows dramatischer und früh in der Geschichte des Planeten, weit verbreitet wegen der stärkeren Sonnenstürme und schwächere Magnetfeld gewesen wäre, sagte Forscher.
"Unsere Berechnungen zeigen, dass Sie regelmäßig Polarlichter ganz unten in South Carolina gesehen haben würden," sagte Airapetian.
Die schnell fliegenden solaren Teilchen auch gewesen sein mag die Quelle der Energie benötigt, um einfache Moleküle (die auf der frühen Erde reichlich vorhanden waren) in komplizierten organischen Verbindungen wie DNA und RNA zu verwandeln, sagte Studie-Team-Mitglieder.
Aber all dies ist nicht zu vermuten, dass Sonnenstürme eindeutig gut für das Leben. Zu viele Mega-CMEs, könnte zum Beispiel Atmosphäre des Planeten, losreißen vor allem wenn diese Welt nicht über ein starkes Magnetfeld.
"Wollen wir diese Informationen zusammen zu sammeln – wie nahe ein Planet ist, der Stern, wie energisch der Star ist, wie stark die Planeten Magnetosphäre ist — um zu helfen, Suche nach bewohnbaren Planeten um Sterne in der Nähe unserer eigenen und in der gesamten Galaxie," Studie Co-Autor William Danchi, principal Investigator des Projekts am NASA Goddard, sagte in der gleichen Anweisung.
"Diese Arbeit besteht aus Wissenschaftlern aus vielen Bereichen — diejenigen, die die Sonne, die Sterne, Planeten, Chemie und Biologie studieren" Danchi hinzugefügt. "Gemeinsam können wir eine robuste Beschreibung was der Anfangszeit unseres Heimatplaneten sah aus wie erstellen, und wo Leben anderswo existieren könnte."
Die neue Studie erschien heute (23. Mai) in der Zeitschrift Nature Geoscience.
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