แบบจำลองของการวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์บ่งบอกว่ามันส่องสว่างน้อยลงกว่าเดิมถึง 30 เปอร์เซ็นต์ในประวัติศาสตร์ยุคแรก ๆ ของโลกมากกว่าตอนนี้ การศึกษาใหม่และการดูดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ได้ให้เบาะแสว่าดวงอาทิตย์สามารถทำให้โลกยุคแรกอบอุ่นได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าหมอกหนาทึบอินทรีย์ที่ปกคลุมโลกยุคแรกเมื่อหลายพันล้านปีก่อนอาจคล้ายกับหมอกควันที่ปกคลุมไททันและจะปกป้องสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้จากผลกระทบความเสียหายของรังสีอัลตราไวโอเลตในขณะที่ทำให้โลกร้อนขึ้น
Eric Wolf จากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และทีมของเขาเชื่อว่าหมอกควันจากอินทรีย์นั้นประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซมีเทนและไนโตรเจนที่เกิดจากปฏิกิริยากับแสง หากอนุภาครวมตัวกันในโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีขนาดใหญ่การจัดเรียงที่รู้จักกันในชื่อการกระจายขนาดเศษส่วนอนุภาคที่เล็กที่สุดจะมีปฏิกิริยากับรังสีคลื่นสั้นในขณะที่โครงสร้างขนาดใหญ่ที่ทำจากอนุภาคขนาดเล็กจะส่งผลต่อความยาวคลื่น หมอกควันไม่เพียง แต่จะป้องกันโลกยุคแรกจากแสงยูวีเท่านั้น แต่มันยังอนุญาตให้ก๊าซเช่นแอมโมเนียก่อตัวขึ้นทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกและอาจช่วยป้องกันไม่ให้โลกเย็นลง
นักวิจัยคนอื่น ๆ รวมถึงคาร์ลเซแกนได้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับความขัดแย้งในช่วงแรก ๆ ของ "ดวงอาทิตย์ที่เลือนลาง ๆ " ซึ่งโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับชั้นบรรยากาศด้วยก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังซึ่งอาจช่วยป้องกันโลก แต่ในขณะที่ก๊าซเหล่านั้นอาจปิดกั้นการแผ่รังสีมันจะไม่ทำให้โลกร้อนขึ้นพอที่จะก่อตัว
“ เนื่องจากแบบจำลองสภาพภูมิอากาศแสดงให้เห็นว่าโลกยุคแรกไม่สามารถได้รับความอบอุ่นจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพียงอย่างเดียวเนื่องจากระดับต่ำของมันดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ เข้ามาเกี่ยวข้อง” Wolf กล่าว “ เราคิดว่าคำอธิบายที่สมเหตุสมผลที่สุดคือมีเธนซึ่งอาจถูกสูบเข้าสู่บรรยากาศโดยชีวิตในวัยเด็กที่ถูกเผาผลาญมัน”
การจำลองห้องปฏิบัติการช่วยให้นักวิจัยสรุปได้ว่าหมอกควันบนโลกน่าจะประกอบด้วย "โซ่" ที่ผิดปกติของอนุภาคมวลรวมที่มีขนาดทางเรขาคณิตมากขึ้นคล้ายกับรูปร่างของละอองลอยที่เชื่อว่าจะทำให้เกิดบรรยากาศหนาของไททัน การมาถึงของยานอวกาศ Cassini ที่ดาวเสาร์ในปี 2004 ได้อนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาไททันดวงจันทร์เพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีทั้งบรรยากาศหนาแน่นและของเหลวบนพื้นผิวของมัน
ในช่วงยุค Archean ไม่มีชั้นโอโซนในชั้นบรรยากาศของโลกเพื่อปกป้องชีวิตบนดาวเคราะห์หมาป่ากล่าว “ หมอกควันมีเธนป้องกันรังสียูวีเหนือโลกยุคแรกที่เราแนะนำไม่เพียง แต่จะปกป้องพื้นผิวของโลกเท่านั้น แต่ยังช่วยป้องกันก๊าซในบรรยากาศด้านล่างด้วย - รวมถึงก๊าซเรือนกระจกที่มีประสิทธิภาพแอมโมเนีย - ที่จะมีบทบาทสำคัญ อบอุ่น.”
นักวิจัยประเมินว่ามีหมอกควันออกมาประมาณ 100 ล้านตันทุก ๆ ปีในบรรยากาศของโลกยุคแรกในช่วงเวลานี้ “ ถ้าเป็นเช่นนั้นบรรยากาศของโลกยุคแรก ๆ จะถูกปล่อยสารอินทรีย์ไปสู่มหาสมุทรโดยส่งมานาจากสวรรค์เพื่อชีวิตที่เร็วที่สุดเพื่อรักษาตัวเองไว้” Brian Toon สมาชิกในทีมกล่าวจาก CU-Boulder
“ มีเธนเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศนี้ทำงานดังนั้นหนึ่งในเป้าหมายของเราในตอนนี้ก็คือการทำให้เกิดขึ้นได้ที่ไหนและอย่างไร” ตูนกล่าว หากสิ่งมีชีวิตแรกสุดของโลกไม่ได้ผลิตก๊าซมีเทนมันอาจเกิดขึ้นจากการปล่อยก๊าซในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟไม่ว่าจะก่อนหรือหลังเกิดขึ้นครั้งแรก - สมมติฐานที่ต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม
การศึกษาใหม่นี้มีแนวโน้มที่จะจุดชนวนความสนใจในการทดลองแย้งโดยนักวิทยาศาสตร์ Stanley Miller และ Harold Urey ในปี 1950 ซึ่งมีเธนแอมโมเนียไนโตรเจนและน้ำรวมอยู่ในหลอดทดลอง หลังจากมิลเลอร์และอูรย์วิ่งกระแสไฟฟ้าผ่านส่วนผสมเพื่อจำลองผลของฟ้าผ่าหรือรังสียูวีที่ทรงพลังผลลัพธ์ก็คือการสร้างสระว่ายน้ำขนาดเล็กของกรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนสำคัญของชีวิต
“ เรายังมีงานวิจัยอีกมากที่ต้องทำเพื่อปรับแต่งมุมมองใหม่ของโลกยุคแรกของเรา” Wolf กล่าว “ แต่เราคิดว่าบทความนี้แก้ปัญหาจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับหมอกควันที่มีอยู่เหนือโลกยุคแรกและน่าจะมีบทบาทในการกระตุ้นหรืออย่างน้อยก็สนับสนุนชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดในโลก”
แหล่งที่มา: CU-Boulder, วิทยาศาสตร์
