War die junge Sonne kühler oder heißer als heute?

Die Temperatur in einem bestimmten Abstand von der Sonne hängt von der Leuchtkraft der Sonne ab, nicht von ihrer Temperatur.

Die folgende Grafik zeigt eine Reihe von Spuren, die zeigen, wie sich die Leuchtkraft gegenüber der Temperatur für Sterne verschiedener Massen (blaue Linien, gekennzeichnet mit der Masse in Sonneneinheiten) bis zu dem Punkt entwickelt, an dem sie mit der Kernfusion von Wasserstoff beginnen und sich auf der „Null“ einpendeln Alter Hauptreihe".

Die roten Linien sind "Isochronen", die Punkte im Diagramm verbinden, die das gleiche Alter haben. Wie in diesen Hertzsprung-Russell-Diagrammen üblich, ist die Temperatur auf der linken Seite heißer und die Zahlen sind logarithmisch (Basis 10) aufgetragen.

Was diese Darstellung zeigt, ist, dass die junge Sonne (die etwa 1,0 Sonnenmassen hatte) in ihren ersten paar Millionen Jahren sowohl kühler als auch leuchtender war als im Alter von etwa 100 Millionen Jahren, als sie zu einem vollständig etablierten Wasserstoff geworden war - brennender Hauptreihenstern. Dies gelang ihm, weil er erheblich größer (um Faktor 2-4) als die heutige Sonne gewesen wäre.

Die hohe Leuchtkraft der jungen Sonne bedeutet, dass Wassereis im inneren Sonnensystem nicht kondensieren konnte – daher „heiß und trocken“. Gasförmiges Wasser wird zusammen mit dem Rest der Materialscheibe, die die frühe Sonne umgab, entweder angesammelt oder verteilt.

Das Paradoxon der "schwachen jungen Sonne" gilt, nachdem sich die Sonne in der Hauptreihe eingependelt hat. Im Alter von 100 Millionen Jahren wäre die Sonne deutlich weniger hell gewesen als heute. Die Leuchtkraft eines sonnenähnlichen Hauptreihensterns wächst alle eine Milliarde Jahre um etwa 10 % bei ungefähr konstanter Temperatur.

Sie stellen die falsche Frage für das vorliegende Problem. Es ist die Leuchtkraft der Sonne, die die Temperatur der Erde bestimmt, nicht ihre Temperatur. Und Sie können aus dem Diagramm unten sehen, dass während der Formation die Temperatur immer ansteigt, wenn Sie sich der Hauptreihe nähern (die Kurve geht immer nach links, nie nach rechts), also war die Temperatur in der Vergangenheit immer niedriger als jetzt. Aber die Leuchtkraft (die vertikale Skala) ist nach dem Evolutionsmodell der Sonne auf und ab gegangen, und während einer bestimmten Zeit war sie tatsächlich niedriger als heute.

Das „Faint Young Sun Paradox“ (obwohl sich dies auf einen etwas späteren Zeitraum bezieht, der hier nicht abgebildet ist) wird durch den „Treibhausgaseffekt“ aufgrund der erhöhten Konzentrationen von erklärt$CO_2$in der Erdatmosphäre, aber es wurden auch andere Erklärungen dafür vorgeschlagen.

Ja beides.

Als Protostern entstand die Sonne aus einer kollabierenden Gaskugel. In diesem Zustand war die Gesamthelligkeit der Sonne sehr hoch und man würde sie als T-Tauri-Objekt bezeichnen. Dann folgte es der "Hayashi-Spur" abnehmender Leuchtkraft bei konstanter Temperatur (von etwa 4000 K an der Oberfläche).

Dann änderte es seinen Kurs und erhöhte die Temperatur bei ungefähr konstanter Leuchtkraft. All dies geschah in den ersten paar Millionen Jahren der Existenz der Sonne, während sich die Erde bildete.

In den ersten etwa 500 Millionen Jahren wurde es allmählich weniger leuchtend und erreichte einen Tiefpunkt von etwa 0,7 Sonnenleuchtkraft. Von diesem Punkt an nimmt die Leuchtkraft allmählich zu, aber bei nahezu konstanter Temperatur wird die Zunahme durch eine Zunahme des Sonnenradius bewirkt.

Es gibt also sowohl ein Problem mit schwacher Sonne (nach 500 Millionen Jahren gab die Sonne nur 70% der aktuellen Lumineszenz ab) als auch ein Wasserproblem (Der Sonnenwind des T-Tauri-Objekts, das zur Sonne werden würde, würde nicht viel Wasser zurücklassen). inneres Sonnensystem)