Svak ung sol-paradokset

Svak ung sol-paradokset omhandler den tilsyneladende motsigelsen om at det fra geologiske og paleontologiske resultater viser seg at det forekom flytende vann tidlig i jordens historie, og samtidig foreligger det et astrofysisk beregningsresultat som antyder at intensiteten av solens lysutstråling i den perioden kun skal ha vært ca. 70 % av dens nåværende verdi. Temaet ble reist av astronomene Carl Sagan og George Mullen i 1972.

De gjeldende modellene for stjerners dannelse og utvikling beskriver hvordan stjerner av solens type gradvis ville lyse klarere i løpet av livssyklusen, bortsett fra en meget klar fase like etter dannelsen. Disse resultatene understøttes av observasjoner av mindre klarhet for unge stjerner av solens type. Ut fra solens beregnede lysutsendelse og den dermed forbundne solinnstråling for 4 milliarder år siden, og med konsentrasjoner av drivhusgasser som de kjennes på jorden i dag, ville ikke vann kunne vært til stede i flytende form på jordoverflaten. Det foreligger imidlertid geologiske funn av klipper fra perioden med sedimenter som har krevd strømmende, flytende vann for å kunne dannes.

Motsigelsene mellom de to hypotesene stammer fra den ukorrekte antagelsen om at konsentrasjonen av forskjellige lufttyper i atmosfæren var den samme i fortiden som i dag. For det første var konsentrasjonen av oksygen mange størrelsesordner mindre før fremkomsten av utbredt liv. Når det er oksygen til stede brytes metan og karbondioksid ned, så uten oksygen kan metankonsentrasjonen ha vært mye høyere enn i dag. Metan er en mye sterkere drivhusgass enn karbondioksid, så den relativt store mengden metan i atmosfæren gjennom jordens historie må tas med i betraktningen ved beregningen av jordens temperatur.

Videre kan den uorganiske delen av karbonkretsløpet forventes å utvise negativ tilbakekobling på en jord med flytende vann. Karbon oppløst i dette kan danne karbonsyre som deretter kan reagere med kalsium og danne kalsiumkarbonat. Hvis nedbør i form av regn hadde opphørt, og havene frosne, ville den delen av det uorganiske karbonkretsløpet stenges ned. Periodiske vulkanutbrudd ville da forårsaket en nettostigning i mengden av atmosfærisk karbondioksid og metan uten at det var flytende vann til å absorbere disse lufttypene. Konsentrasjonene av disse ville etter hvert ha blitt tilstrekkelig store til at overflatetemperaturen ville ha steget på grunn av drivhuseffekten. Når den ble tilstrekkelig høy til at havene smeltet og regnværet igjen begynte å forekomme, ville den andre delen av karbonkretsløpet ha blitt aktivt og moderert konsentrasjonen av drivhusgasser.

Det er også bemerkelsesverdig at selv om det finnes beviser for at strømmende vann har vært til stede selv meget tidlig i jordens historie, så har det vært teorier at det kan ha vært et antall perioder hvor havene frøs til is. Den siste av slike perioder ble sannsynligvis avsluttet for ~630 millioner år siden og har vært en medvirkende årsak til fremkomsten av nye flercellede livsformer i Ediacara.

Kilder 
Carl Sagan; George Mullen: Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures, Science, 1972
Lennart Bengtsson, Claus U. Hammer: Geosphere-Biosphere Interactions and Climate

Solen
Geofysikk
Artikler i astronomiprosjektet