Le Soleil est la raison pour laquelle nous sommes ici. C'est aussi pourquoi les Martiens ou les Vénusiens ne le sont pas.

Quand le Soleil n'était qu'un bébé il y a quatre milliards d'années, il a subi de violentes explosions de rayonnement intense, crachant brûlant, nuages ​​et particules de haute énergie à travers le système solaire. Ces douleurs de croissance ont aidé à semer la vie sur la Terre primitive en déclenchant des réactions chimiques qui ont gardé la Terre chaude et humide. Encore, ces crises solaires ont peut-être également empêché la vie d'émerger sur d'autres mondes en les dépouillant de leur atmosphère et en éliminant les produits chimiques nourrissants.

À quel point ces explosions primordiales étaient destructrices pour les autres mondes aurait dépendu de la vitesse à laquelle le bébé Soleil tournait sur son axe. Plus le soleil tournait vite, plus vite il aurait détruit les conditions d'habitabilité.

Cette pièce critique de l'histoire du Soleil, bien que, a tourmenté les scientifiques, dit Prabal Saxena, un astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Saxena étudie comment la météo spatiale, les variations de l'activité solaire et des autres conditions de rayonnement dans l'espace, interagit avec les surfaces des planètes et des lunes.

Maintenant, lui et d'autres scientifiques se rendent compte que la Lune, où la NASA enverra des astronautes d'ici 2024, contient des indices sur les anciens mystères du Soleil, qui sont essentiels pour comprendre le développement de la vie.

"Nous ne savions pas à quoi ressemblait le Soleil dans son premier milliard d'années, et c'est super important car cela a probablement changé la façon dont l'atmosphère de Vénus a évolué et à quelle vitesse elle a perdu de l'eau. Cela a aussi probablement changé la vitesse à laquelle Mars a perdu son atmosphère, et cela a changé la chimie atmosphérique de la Terre, " dit Saxena.

La connexion Soleil-LuneSaxena a trébuché en enquêtant sur le mystère de la rotation du Soleil au début tout en contemplant un mystère apparemment sans rapport : Pourquoi, quand la Lune et la Terre sont constituées en grande partie de la même matière, y a-t-il significativement moins de sodium et de potassium dans le régolithe lunaire, ou sol lunaire, que dans le sol terrestre ?

Cette question, trop, révélé par des analyses d'échantillons de la Lune de l'ère Apollo et de météorites lunaires trouvés sur Terre, a intrigué les scientifiques pendant des décennies et a remis en question la principale théorie sur la formation de la Lune.

Notre satellite naturel a pris forme, la théorie va, lorsqu'un objet de la taille de Mars s'est écrasé sur Terre il y a environ 4,5 milliards d'années. La force de ce crash a envoyé des matériaux en orbite, où ils se sont fondus dans la Lune.

"La Terre et la Lune se seraient formées avec des matériaux similaires, donc la question est, pourquoi la Lune a-t-elle été appauvrie en ces éléments ?", a déclaré Rosemary Killen, un scientifique planétaire à la NASA Goddard qui étudie l'effet de la météo spatiale sur les atmosphères et les exosphères planétaires.

Les deux scientifiques soupçonnaient qu'une grande question informait l'autre - que l'histoire du Soleil est enfouie dans la croûte lunaire.

Les travaux antérieurs de Killen ont jeté les bases de l'enquête de l'équipe. En 2012, elle a aidé à simuler l'effet de l'activité solaire sur la quantité de sodium et de potassium qui est soit délivrée à la surface de la Lune, soit rejetée par un flux de particules chargées du Soleil, connu sous le nom de vent solaire, ou par de puissantes éruptions appelées éjections de masse coronale.

Saxena a incorporé la relation mathématique entre le taux de rotation d'une étoile et son activité d'éruption. Cette idée a été obtenue par des scientifiques qui ont étudié l'activité de milliers d'étoiles découvertes par le télescope spatial Kepler de la NASA :plus une étoile tourne vite, ils ont trouvé, plus ses éjections sont violentes. "Au fur et à mesure que vous découvrez d'autres étoiles et planètes, surtout des étoiles comme notre Soleil, vous commencez à avoir une idée plus précise de l'évolution du Soleil au fil du temps, " dit Saxena.

En utilisant des modèles informatiques sophistiqués, Saxena, Killen et ses collègues pensent qu'ils ont peut-être enfin résolu les deux mystères. Leurs simulations informatiques, qu'ils ont décrit le 3 mai dans le Lettres de revues astrophysiques , montrent que le Soleil primitif tournait plus lentement que 50 % des bébés étoiles. Selon leurs estimations, dans son premier milliard d'années, le Soleil a mis au moins 9 à 10 jours pour effectuer une rotation.

Ils l'ont déterminé en simulant l'évolution de notre système solaire sous une lente, moyen, puis une étoile à rotation rapide. Et ils ont découvert qu'une seule version - l'étoile à rotation lente - était capable de projeter la bonne quantité de particules chargées dans la surface de la Lune pour projeter suffisamment de sodium et de potassium dans l'espace au fil du temps pour laisser les quantités que nous voyons dans les roches lunaires aujourd'hui.

"La météo spatiale a probablement été l'une des principales influences sur l'évolution de toutes les planètes du système solaire, " Saxena dit, "donc toute étude de l'habitabilité des planètes doit en tenir compte."

La vie sous le Soleil primitifLe taux de rotation du Soleil primitif est en partie responsable de la vie sur Terre. Mais pour Vénus et Mars, deux planètes rocheuses similaires à la Terre, cela l'a peut-être empêché. (Mercure, la planète rocheuse la plus proche du Soleil, jamais eu l'occasion.)

L'atmosphère terrestre était autrefois très différente de celle dominée par l'oxygène que nous trouvons aujourd'hui. Lorsque la Terre s'est formée il y a 4,6 milliards d'années, une fine enveloppe d'hydrogène et d'hélium s'accrochait à notre planète en fusion. Mais les explosions du jeune Soleil ont dépouillé cette brume primordiale en 200 millions d'années.

Alors que la croûte terrestre s'est solidifiée, les volcans crachaient progressivement une nouvelle atmosphère, remplir l'air de dioxyde de carbone, l'eau, et l'azote. Au cours des prochains milliards d'années, la première vie bactérienne a consommé ce dioxyde de carbone et, en échange, libère du méthane et de l'oxygène dans l'atmosphère. La Terre a également développé un champ magnétique, qui a contribué à le protéger du soleil, permettant à notre atmosphère de se transformer en l'air riche en oxygène et en azote que nous respirons aujourd'hui.

"Nous avons eu de la chance que l'atmosphère terrestre ait survécu aux temps terribles, " dit Vladimir Airapetian, un héliophysicien et astrobiologiste chevronné de Goddard qui étudie comment la météo spatiale affecte l'habitabilité des planètes terrestres. Airapetian a travaillé avec Saxena et Killen sur la première étude du Soleil.

Si notre Soleil avait été un rotateur rapide, il aurait éclaté avec des super éruptions 10 fois plus fortes que n'importe quelle autre dans l'histoire enregistrée, au moins 10 fois par jour. Même le champ magnétique terrestre n'aurait pas suffi à la protéger. Les coups du Soleil auraient décimé l'atmosphère, réduisant tellement la pression de l'air que la Terre ne retiendrait pas l'eau liquide. "Cela aurait pu être un environnement beaucoup plus dur, " a noté Saxena.

Mais le Soleil tournait à un rythme idéal pour la Terre, qui a prospéré sous l'étoile primitive. Vénus et Mars n'ont pas eu cette chance. Vénus était autrefois recouverte d'océans d'eau et aurait pu être habitable. Mais en raison de nombreux facteurs, y compris l'activité solaire et l'absence d'un champ magnétique généré en interne, Vénus a perdu son hydrogène, un composant essentiel de l'eau. Par conséquent, ses océans se sont évaporés au cours de ses 600 premiers millions d'années, selon les estimations. L'atmosphère de la planète est devenue épaisse de dioxyde de carbone, une molécule lourde plus difficile à éliminer. Ces forces ont conduit à un effet de serre incontrôlable qui maintient Vénus à une température torride de 864 degrés Fahrenheit (462 degrés Celsius), beaucoup trop chaud pour la vie.

Mars, plus loin du Soleil que ne l'est la Terre, semblerait être plus à l'abri des explosions stellaires. Encore, elle avait moins de protection que la Terre. En partie à cause du faible champ magnétique et de la faible gravité de la planète rouge, le soleil primitif a progressivement pu souffler son air et son eau. Il y a environ 3,7 milliards d'années, l'atmosphère martienne était devenue si mince que l'eau liquide s'est immédiatement évaporée dans l'espace. (L'eau existe toujours sur la planète, gelé dans les calottes polaires et dans le sol.)

Après avoir influencé le cours de la vie (ou son absence) sur les planètes intérieures, le soleil vieillissant a progressivement ralenti et continue de le faire. Aujourd'hui, il tourne une fois tous les 27 jours, trois fois plus lent qu'à ses débuts. La rotation plus lente le rend beaucoup moins actif, bien que le Soleil ait encore des explosions violentes de temps en temps.

Exploration de la Lune, Témoin de l'évolution du système solaire Pour en savoir plus sur le Soleil primitif, Saxena a dit, vous n'avez pas besoin de chercher plus loin que la Lune, l'un des artefacts les mieux conservés du jeune système solaire.

« La raison pour laquelle la Lune finit par être un étalon vraiment utile et une fenêtre sur le passé est qu'elle n'a pas d'atmosphère gênante ni de tectonique des plaques refaisant surface sur la croûte, " dit-il. " Donc, en conséquence, tu peux dire, 'Hey, si des particules solaires ou quoi que ce soit d'autre le frappent, le sol de la Lune devrait en montrer la preuve.'"

Les échantillons d'Apollo et les météorites lunaires sont un excellent point de départ pour sonder le système solaire primitif, mais ce ne sont que de petites pièces d'un grand et mystérieux puzzle. Les échantillons proviennent d'une petite région près de l'équateur lunaire, et les scientifiques ne peuvent pas dire avec certitude d'où viennent les météorites sur la Lune, ce qui rend difficile leur mise en contexte géologique.

Étant donné que le pôle Sud abrite les cratères ombragés en permanence où nous nous attendons à trouver le matériau le mieux conservé sur la Lune, y compris l'eau gelée, La NASA vise à envoyer une expédition humaine dans la région d'ici 2024.

Si les astronautes peuvent obtenir des échantillons de sol lunaire de la région la plus au sud de la Lune, cela pourrait offrir plus de preuves physiques du taux de rotation du bébé Soleil, dit Airapetian, qui soupçonne que les particules solaires auraient été déviées par l'ancien champ magnétique de la Lune il y a 4 milliards d'années et déposées aux pôles :celui exposé au jeune Soleil, serait beaucoup plus altérée que les régions équatoriales. Il y a donc beaucoup de science à faire là-bas. »