De zon is waarom we hier zijn. Het is ook waarom Marsmannetjes of Venusianen dat niet zijn.

Toen de zon vier miljard jaar geleden nog maar een baby was, het ging door gewelddadige uitbarstingen van intense straling, gloeiend heet spuwend, hoogenergetische wolken en deeltjes in het zonnestelsel. Deze groeipijnen hielpen het leven op de vroege aarde te zaaien door chemische reacties te ontsteken die de aarde warm en nat hielden. Nog, deze zonneaanvallen hebben mogelijk ook voorkomen dat er leven op andere werelden ontstond door ze te ontdoen van atmosferen en voedende chemicaliën te zappen.

Hoe destructief deze oorspronkelijke uitbarstingen waren voor andere werelden, zou afhangen van hoe snel de babyzon om zijn as draaide. Hoe sneller de zon draaide, hoe sneller het de voorwaarden voor bewoonbaarheid zou hebben vernietigd.

Dit cruciale stuk van de geschiedenis van de zon, Hoewel, heeft wetenschappers bedrogen, zei Prabal Saxena, een astrofysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Saxena bestudeert hoe ruimteweer, de variaties in zonneactiviteit en andere stralingsomstandigheden in de ruimte, interageert met de oppervlakken van planeten en manen.

Nutsvoorzieningen, hij en andere wetenschappers realiseren zich dat de maan, waar NASA tegen 2024 astronauten naartoe zal sturen, bevat aanwijzingen voor de oude mysteries van de zon, die cruciaal zijn voor het begrijpen van de ontwikkeling van het leven.

"We wisten niet hoe de zon er in de eerste miljard jaar uitzag, en het is super belangrijk omdat het waarschijnlijk veranderde hoe de atmosfeer van Venus evolueerde en hoe snel het water verloor. Het veranderde waarschijnlijk ook hoe snel Mars zijn atmosfeer verloor, en het veranderde de atmosferische chemie van de aarde, ' zei Saxena.

De zon-maanverbindingSaxena ontdekte het mysterie van de vroege zon rond de rotatie terwijl ze nadacht over een schijnbaar ongerelateerde:waarom, wanneer de maan en de aarde grotendeels van hetzelfde materiaal zijn gemaakt, is er significant minder natrium en kalium in maanregoliet, of maangrond, dan in de aarde?

Deze vraag, te, onthuld door analyses van maanmonsters uit het Apollo-tijdperk en maanmeteorieten die op aarde zijn gevonden, heeft wetenschappers tientallen jaren in verwarring gebracht - en het heeft de leidende theorie over hoe de maan is gevormd, uitgedaagd.

Onze natuurlijke satelliet kreeg vorm, de theorie gaat, toen een object ter grootte van Mars ongeveer 4,5 miljard jaar geleden op de aarde insloeg. De kracht van deze crash stuurde materialen in een baan om de aarde, waar ze samenvloeiden in de maan.

"De aarde en de maan zouden zijn gevormd met vergelijkbare materialen, dus de vraag is, waarom was de maan uitgeput in deze elementen?" zei Rosemary Killen, een planetaire wetenschapper bij NASA Goddard die onderzoek doet naar het effect van ruimteweer op planetaire atmosferen en exosferen.

De twee wetenschappers vermoedden dat de ene grote vraag de andere informeerde - dat de geschiedenis van de zon begraven ligt in de korst van de maan.

Het eerdere werk van Killen legde de basis voor het onderzoek van het team. In 2012, ze hielp bij het simuleren van het effect dat zonneactiviteit heeft op de hoeveelheid natrium en kalium die aan het oppervlak van de maan wordt afgeleverd of wordt afgeslagen door een stroom geladen deeltjes van de zon, bekend als de zonnewind, of door krachtige uitbarstingen die bekend staan ​​als coronale massa-ejecties.

Saxena verwerkte de wiskundige relatie tussen de rotatiesnelheid van een ster en zijn flare-activiteit. Dit inzicht is verkregen door wetenschappers die de activiteit van duizenden sterren hebben bestudeerd die zijn ontdekt door NASA's Kepler-ruimtetelescoop:hoe sneller een ster draait, ze vonden, hoe gewelddadiger de uitwerpselen. "Als je leert over andere sterren en planeten, vooral sterren zoals onze zon, je begint een groter beeld te krijgen van hoe de zon in de loop van de tijd is geëvolueerd, ' zei Saxena.

Met behulp van geavanceerde computermodellen, Saxena, Killen en collega's denken dat ze beide mysteries eindelijk hebben opgelost. Hun computersimulaties, die ze op 3 mei beschreven in de The Astrofysische journaalbrieven , laten zien dat de vroege zon langzamer draaide dan 50% van de babysterren. Volgens hun schattingen in de eerste miljard jaar, de zon deed er minstens 9 tot 10 dagen over om één omwenteling te voltooien.

Ze bepaalden dit door de evolutie van ons zonnestelsel te simuleren onder een langzame, medium, en dan een snel roterende ster. En ze ontdekten dat slechts één versie - de langzaam roterende ster - in staat was om de juiste hoeveelheid geladen deeltjes in het oppervlak van de maan te blazen om na verloop van tijd genoeg natrium en kalium in de ruimte te stoten om de hoeveelheden achter te laten die we tegenwoordig in maanstenen zien.

"Het ruimteweer was waarschijnlijk een van de belangrijkste invloeden op hoe alle planeten van het zonnestelsel evolueerden, "Saxena zei, "Dus elke studie van de bewoonbaarheid van planeten moet er rekening mee houden."

Leven onder de vroege zonDe rotatiesnelheid van de vroege zon is mede verantwoordelijk voor het leven op aarde. Maar voor Venus en Mars - beide rotsachtige planeten vergelijkbaar met de aarde - heeft het dit misschien uitgesloten. (Kwik, de dichtstbijzijnde rotsachtige planeet naar de zon, nooit een kans gehad.)

De atmosfeer van de aarde was ooit heel anders dan de door zuurstof gedomineerde atmosfeer die we tegenwoordig aantreffen. Toen de aarde 4,6 miljard jaar geleden werd gevormd, een dun omhulsel van waterstof en helium klampte zich vast aan onze gesmolten planeet. Maar uitbarstingen van de jonge zon verwijderden die oernevel binnen 200 miljoen jaar.

Terwijl de aardkorst stolde, vulkanen hoestten geleidelijk een nieuwe atmosfeer op, de lucht vullen met kooldioxide, water, en stikstof. In de komende miljard jaar zal het vroegste bacteriële leven verbruikte die koolstofdioxide en, in ruil, methaan en zuurstof vrijkomen in de atmosfeer. De aarde ontwikkelde ook een magnetisch veld, die het hielp beschermen tegen de zon, waardoor onze atmosfeer kan transformeren in de zuurstof- en stikstofrijke lucht die we tegenwoordig inademen.

"We hadden het geluk dat de atmosfeer van de aarde de verschrikkelijke tijden overleefde, " zei Vladimir Airapetian, een senior Goddard heliofysicus en astrobioloog die onderzoekt hoe ruimteweer de bewoonbaarheid van terrestrische planeten beïnvloedt. Airapetian werkte samen met Saxena en Killen aan de vroege Sun-studie.

Als onze zon een snelle rotator was geweest, het zou zijn uitgebarsten met superfakkels die 10 keer sterker waren dan ooit in de opgetekende geschiedenis, minstens 10 keer per dag. Zelfs het magnetische veld van de aarde zou niet voldoende zijn geweest om het te beschermen. De ontploffing van de zon zou de atmosfeer hebben gedecimeerd, de luchtdruk zo sterk verminderen dat de aarde geen vloeibaar water zou vasthouden. "Het had een veel hardere omgeving kunnen zijn, ’ merkte Saxena op.

Maar de zon draaide in een ideaal tempo voor de aarde, die bloeide onder de vroege ster. Venus en Mars hadden niet zoveel geluk. Venus was ooit bedekt met wateroceanen en was mogelijk bewoonbaar. Maar door vele factoren, inclusief zonneactiviteit en het ontbreken van een intern opgewekt magnetisch veld, Venus verloor zijn waterstof - een cruciaal onderdeel van water. Als resultaat, de oceanen verdampten in de eerste 600 miljoen jaar, volgens schattingen. De atmosfeer van de planeet werd dik met kooldioxide, een zwaar molecuul dat moeilijker weg te blazen is. Deze krachten leidden tot een op hol geslagen broeikaseffect dat Venus op een zinderende 864 graden Fahrenheit (462 graden Celsius) houdt, veel te warm voor het leven.

Mars, verder van de zon dan de aarde is, lijkt veiliger te zijn tegen stellaire uitbarstingen. Nog, het had minder bescherming dan de aarde. Mede door het zwakke magnetische veld van de Rode Planeet en de lage zwaartekracht, de vroege zon was geleidelijk in staat zijn lucht en water weg te blazen. Ongeveer 3,7 miljard jaar geleden, de atmosfeer van Mars was zo dun geworden dat vloeibaar water onmiddellijk de ruimte in verdampte. (Water bestaat nog steeds op de planeet, bevroren in de poolkappen en in de bodem.)

Na het beïnvloeden van de levensloop (of het gebrek daaraan) op de binnenplaneten, de ouder wordende zon vertraagde geleidelijk aan zijn tempo en blijft dat doen. Vandaag, het draait eens in de 27 dagen, drie keer langzamer dan in de kinderschoenen. De langzamere spin maakt het veel minder actief, hoewel de zon af en toe nog steeds gewelddadige uitbarstingen heeft.

De maan verkennen, Getuige van de evolutie van het zonnestelsel Om meer te weten te komen over de vroege zon, Saxena zei, je hoeft niet verder te kijken dan de maan, een van de best bewaarde artefacten uit het jonge zonnestelsel.

"De reden dat de maan uiteindelijk een echt nuttige kalibrator en een venster op het verleden wordt, is dat hij geen vervelende atmosfeer heeft en geen platentektoniek die de korst weer opduikt, "zei hij. "Dus als resultaat, u kunt zeggen, 'Hallo, als zonnedeeltjes of iets anders het raken, de bodem van de maan zou daarvan het bewijs moeten leveren.'"

Apollo-monsters en maanmeteorieten zijn een goed startpunt voor het onderzoeken van het vroege zonnestelsel, maar het zijn slechts kleine stukjes in een grote en mysterieuze puzzel. De monsters komen uit een klein gebied nabij de maanevenaar, en wetenschappers kunnen niet met volledige zekerheid zeggen waar op de maan de meteorieten vandaan kwamen, wat het moeilijk maakt om ze in een geologische context te plaatsen.

Aangezien de Zuidpool de permanent beschaduwde kraters herbergt waar we verwachten het best bewaarde materiaal op de maan te vinden, inclusief bevroren water, NASA streeft ernaar om tegen 2024 een menselijke expeditie naar de regio te sturen.

Als astronauten monsters van maangrond kunnen krijgen uit de zuidelijkste regio van de maan, het zou meer fysiek bewijs kunnen leveren van de rotatiesnelheid van de babyzon, zei Airapetian, die vermoedt dat zonnedeeltjes 4 miljard jaar geleden door het vroegere magnetische veld van de maan zouden zijn afgebogen en op de polen zouden zijn afgezet:"Dus je zou verwachten - hoewel we er nooit naar hebben gekeken - dat de chemie van dat deel van de maan, degene die wordt blootgesteld aan de jonge zon, veel meer veranderd zou zijn dan de equatoriale gebieden. Er is dus veel wetenschap te doen daar."