クエリ: 初期の太陽の光度が現在の 70%しかなかった場合、地球上の水は全て氷っていたか?
文章: 暗い太陽のパラドックス 暗い太陽のパラドックス (くらいたいようのパラドックス、) は、初期の地球に液体の水が存在していたことと、天文学的な観点からは初期の太陽の光度は現在の 70% しかなく暗かったと予想されることの間に存在する矛盾である。暗い若い太陽のパラドックスと呼ばれることもある。この問題は、1972年に天文学者のカール・セーガンと George Mullen によって提起された。
文章: 暗い太陽のパラドックス スノーボールアース (全球凍結) 説によると、過去に何度か地球の海洋が完全に凍結した時期があったとされる。最も最近に起きたのは6億3000万年前だと考えられ、その後に新しい多細胞生物のカンブリア爆発が始まった。 文章: 月の水 月の水 (Lunar water) は、月に存在する水である。月の水は月の表面に留まっていることはできず、水蒸気は日光によってすぐに分解され、宇宙空間に拡散してしまう。しかし1960年代から、月の極地方の永久影になったクレーターに氷が存在すると推測されている。水及び水と化学的に関連する水酸基は、自由水として存在するよりも、月の鉱物と結合しても存在することができ、月の表面の大部分でその割合は非常に低いことを強く示唆する証拠が得られている。実際に、吸着水は10ppmから1000ppmの痕跡量の濃度でしか存在しないと計算されている。 文章: 通過 (天文) 通過の例の1つとして、ある天体上から見て、その天体と太陽の間に別の天体が入り込む場合を、太陽面通過と呼ぶ。地球の場合、太陽面通過は内惑星、すなわち水星と金星が対象となる(水星の太陽面通過と金星の太陽面通過を参照)。火星のようなより外側の惑星から見れば、地球自体が太陽面通過することも見られる。 文章: 川 地球上の水の97%は海水で、陸にある水は3%である。陸水の大部分は、北極・南極に集中する雪や氷と、地下水として存在するので、河川水は地球上の水の0.0001%にしかあたらない。絶えず流れ下りながら尽きることがない川の水は、地球規模の水循環の一部である。 文章: ピストル星 外層を吹き飛ばす以前、ピストル星は太陽の200倍以上の質量を持っており、300万年ほど前に生まれたものと考えられる。周囲を囲む星雲は、4,000~6,000年前に、中心星の外層が吹き飛ばされた10太陽質量ほどの物質によって作られたものと考えられている。質量が非常に巨大であるため物理的に不安定で、しばしば爆発を起こして質量放出を続け、周囲に星雲を形成している。現在は太陽が1年間に放射するのと同量のエネルギーをわずか6秒ほどで放っている。銀河の中心に近く、いて座の方向に地球から約2万5000光年の距離にあり、実際の光度が推定値通りであったならば、地球上では4等星ほどの明るさで見えるとされるが、銀河系の中心部分は多くの星や暗黒星雲などの星間物質が密集しているので、これらが妨げとなって地球上から目視することは不可能である。ハッブル宇宙望遠鏡の、星間物質の影響の小さい赤外線領域の観測によって発見された。 文章: 最終氷期 最終氷期(さいしゅうひょうき、Last glacial period)とは、およそ7万年前に始まって1万年前に終了した一番新しい氷期のことである。この時期は氷期の中でも地質学的、地理学的、気候学的にも最も詳しく研究されており、気温や、大気・海洋の状態、海水準低下により変化した海岸線など緻密な復元が進んでいる。 文章: 地球横断小惑星 地球横断小惑星(ちきゅうおうだんしょうわくせい)とは、太陽を中心とする太陽周回軌道を公転する小惑星のうち、公転軌道が地球の公転軌道と交叉する小惑星の総称である。その定義上、全ての地球横断小惑星が地球近傍小惑星であり、将来的に地球に衝突する危険性がある。なお、特に衝突リスクが高い小惑星は潜在的に危険な小惑星に分類されている。 文章: 光度 (天文学) 恒星の明るさを測定する場合、光度・見かけの等級・距離は互いに関係のある変数である。この3つの変数のうち2つを知ることができれば残りの一つを決めることができる。光度の基準として太陽の値を用いる場合が多いので、太陽の見かけの等級と太陽までの距離を目的の天体での値と比較すれば最も簡単に各変数を計算できる。 文章: 暗い太陽のパラドックス 上記の説は、地球大気の温室効果や地熱の影響など、暗い太陽のパラドックスの原因を地球の大気や内部に求めるものであった。これは標準太陽モデルが非常に良く検証されたモデルであり、太陽の光度進化を変更するのは容易ではないと考えられてきたからである。しかし最近ではパラドックスの原因を太陽に求め、太陽の進化過程を見直すことで解決を試みる仮説も提唱されている。すなわち、過去の太陽は暗くなかったという考え方である。 文章: 月の水 2009年9月25日、NASAはチャンドラヤーン1号に積まれたMoon Mineralogy Mapperから送られたデータにより、低濃度で土壌と結合した水酸基の形ではあるが、月の表面の大部分に水素が存在することが確証されたと発表した。この結果はディープ・インパクトやカッシーニの分光分析の結果を支持するものだった。2010年3月、チャンドラヤーン1号のMini-Sar実験装置により、月の北極付近の永久影クレーターの中の冷たく暗い斑点の部分に6億トンもの氷が存在するという仮説が報じられた。 文章: 低温電子顕微鏡法 水を凍らせるアイデア自体は、昔からあったが水が氷になる時の結晶変化で試料が破壊される可能性があった。そのため結晶構造にならないアモルファス氷の状態にする技術が求められた。 文章: 凍上 水は、過冷却の液体の状態にあるときよりも、氷塊の状態にあるときの方が自由エネルギーは低い。従って、粒子の温かい側から冷たい側へ流れる水が補充され続け、それにより温かい側により厚い膜を再構築しようとして融解が続く。粒子は、Faraday氏が「熱的再凍結」(thermal regelation)と呼んだ過程の中で、温かい土に向かって下向きに移動する。この効果によってアイスレンズは土の粒子を追い出しながら成長し、純粋な氷となる。従って、温度勾配が1°C kmくらい低ければ、それぞれのマイクロメートル大の土壌粒子の周りを取り囲んでいる10ナノメートルの凍っていない水の膜が、その土壌粒子を一日に10マイクロメートルも移動させる事が出来る。アイスレンズが成長するにつれて、それが上に載っている土壌を持ち上げ、毛細管現象によりアイスレンズの水を凍結面に引き寄せつつ、下にある土壌は分離する。 文章: カシオペヤ座V509星 その後、1973年にHR 8752は急激に温度が変化し、一時は4,000K程度まで低下したが、短期間で元に戻った。その後、1976年に極大光度を迎えた頃には、光度が太陽のおよそ400,000倍、半径が太陽のおよそ910倍であったと推定される。また、温度が低下した時の表面重力は、log "g" = -2 g/cmにもなった可能性があるとされ、これは地球表面での重力の10万分の1程度に過ぎず、星の表層の物質は、放射圧に抗しきれずどんどん吹き飛ばされていたことが推測された。極大から光度が低下した後は、光度が太陽のおよそ320,000倍、半径は太陽のおよそ780倍となっている。 文章: スノーボールアース 現在の地球に見られるような液体の海は大気中の二酸化炭素を吸収するため、大気中の温暖化ガスの濃度はある程度に抑えられ温室効果による温度上昇も抑制される。しかし、全球凍結状態では海が凍り付いてしまうことから、二酸化炭素をほとんど吸収せず、火山から放出された二酸化炭素は海に吸収されることなく大気中に蓄積していく。このため、二酸化炭素の濃度は約2000年間かけて最終的に現在の400倍程度に達したとされる。その大きな温室効果が大気の温度を最大で 近く上昇させ、結果として平均気温は 程度となって氷床が溶けだし、全球凍結状態を脱出したと考えられている。 文章: 縞状鉄鉱床 上記のように縞状鉄鉱床は海中に酸素分子が殆ど存在しない条件下で生成するが、大気中の酸素量が十分多かった7億年前にも大規模な縞状鉄鉱床の生成があった。この時代の地層には全世界的に氷河が堆積していたことが知られている。1992年に、全世界的な氷河と縞状鉄鉱床の生成を結びつけて、「この時代に地球表面が全面的に結氷した」とするスノーボールアース仮説が提唱された。そのシナリオは次の通り。