Paradoja del Joven Sol Tenue

El extraño comportamiento de una estrella cercana, joven y similar al Sol podría ayudar a resolver uno de los misterios más excepcionales de la astronomía.

Cuando se aborda el problema del origen de la vida en la Tierra hace unos 4000 millones de años, aparece un problema. En esa época, el joven Sol era aproximadamente un 75% más tenue de lo que es ahora. Eso haría que la Tierra fuese significativamente más fría, de hecho, demasiado fría para el agua líquida.
No obstante, sabemos que el agua líquida es esencial para la vida que conocemos y sabemos a partir del registro fósil que hubo vida en la Tierra en esa época. El agua líquida debió estar presente. Entonces, ¿qué la mantuvo líquida?

Este problema, conocido como la Paradoja del Joven Sol Tenue, ha desconcertado a los astrónomos desde la década de 1970, cuando fue enunciada por Carl Sagan y sus colegas. Propuso que la atmósfera de la Tierra en esa época debió haber sido más rica en dióxido de carbono y que el consiguiente efecto invernadero fue el responsable del calentamiento. Otras pruebas, sin embargo, sugieren que la atmósfera podría no haber tenido suficiente CO2 para lograrlo. El Blog de arXiv ya ha echado un ojo a otras posibilidades en el pasado.
Hoy, Christoffer Karoff de la Universidad de Birmingham y un colega hacen una nueva sugerencia basada en su estudio de kappa Ceti, una estrella a unos 30 años luz de distancia en la constelación de Cetus (la Ballena) que es muy similar a como habría sido nuestro Sol hace 4000 millones de años.

Resulta que kappa Ceti es un poco más interesante de lo que pensaban algunos astrónomos. Esta joven estrella, dice Karoff, produce llamaradas y eyecciones de masa coronal a un índice que es tres órdenes de magnitud superior al actual del Sol. La implicación, por supuesto, es que nuestro Sol debe haber sido igual de activo a la misma edad de kappa Ceti (unos 700 millones de años de antigüedad).

Pero, ¿y qué? ¿Cómo las eyecciones de masa coronal habrían calentado a la Tierra? La respuesta está en un fenómeno conocido como el decrecimiento Forbush, por el astrónomo Scott Forbush que estudió los rayos cósmicos galácticos en las décadas de 1930 y 1940.

Forbush descubrió que el número de rayos cósmicos galácticos que impactan en la Tierra cae un 30% aproximadamente a lo largo del día que el Sol produce una eyección de masa coronal. La razón es que estas eyecciones son nubes gigantes de gas ionizado envueltas en potentes campos magnéticos. Estos campos simplemente lanzan los rayos cósmicos lejos de la Tierra.

Por lo que si el joven Sol producía muchas mas eyecciones de masa coronal, habrían llegado muchos menos rayos cósmicos a la Tierra.

Y aquí es donde entra en juego otra idea. En los últimos años, varios climatólogos han especulado que los rayos cósmicos promueven la formación de nubes en la atmósfera baja. La idea es que las moléculas ionizadas y las partículas de polvo se convierten en puntos focales para que se condensen las gotas.

Por lo que menos rayos cósmicos llevan a menos nubes. Incluso hay algunas pruebas de que la cobertura de nubes cae durante un decrecimiento Forbush, aunque huelga decir que hay cierta disputa sobre este tema.
Por lo que el razonamiento de Karoff es el siguiente.

Más eyecciones de masa coronal en el pasado de la Tierra llevaron a que impactasen menos rayos cósmicos lo cual llevó a una menor cobertura de nubes. Una menor cobertura de nubes significa que se habría reflejado hacia el exterior menos luz solar lo cual habría permitido que se calentara la superficie.

Y esto es lo que mantuvo el agua líquida en la superficie de la Tierra hace 4000 millones de años.