For 2,8 milliarder år siden, var Solen meget svagere, end den er i dag. Derfor burde klimaet på Jorden have været meget koldere og planeten have været næsten helt dækket af is.

Men geologiske undersøgelser viser, at klimaet var lige så varmt eller varmere end i dag. Varmt nok til, at livet netop i denne periode opstod og for alvor begyndte at udvikle sig på Jorden.

Dette paradoks har hidtil undret forskerne, da Jorden under en svagere sol burde have været langt mere disponeret for katastrofale istider. På dette tidspunkt havde Solen kun mellem 70 og 80 procent af den styrke, den har i dag.

Nu er to forskere fra University of Colorado, lektor Eric Wolf og professor Brian Toon, ved at benytte en ny tredimensionel computermodel til at simulere Jordens tidlige klima for at finde forklaringen.

Den nye 3D-model dækker Arkæikum-æonen på Jorden, som strakte sig fra for 3,8 og til for 2,5 milliarder år siden. Modellen omfatter samspillet mellem atmosfæren, havene, landmasserne, isforekomster og vandets cyklus.

Jorden var disponeret for istider
Hidtil har forskerne kun benyttet endimensionelle klimamodeller, uden at tage skyer og havis i betragtning, for at forstå forholdene på det tidlige Jorden.

Eric Wolf oplyser til On Orbit, at med den tredimensionelle model bliver også havisen taget i betragtning. Dette har vist, at der må have været andre mekanismer i spil, da det har været meget sværere at holde den tidlige planet Jorden varm, end man hidtil har antaget.

De nye simuleringer viser, at en stabil global gennemsnitstemperatur under 13 grader celsius ikke er mulig. Ved temperaturer herunder vil havisen brede sig og køle gennemsnitstemperaturen yderligere ned.

Dette skyldes, at når havisen breder sig, bliver planetens overflade mere reflekterende og mindre solenergi absorberes, hvorved temperaturen falder.

Mulige forklaringer
Forskernes beregninger viser, at en atmosfære med 6 procent kuldioxid kunne have holdt Jorden varm nok til at have en gennemsnitstemperatur på 14 grader celsius. Dette passer dog ikke med de hidtidige geologiske undersøgelser.

Nu er de to forskere ved at undersøge, om skysammensætninger og -formationer, vandets cyklus og kontinenternes bevægelser og varmetransport igennem Jordens forskellige systemer kan være årsagen til, at Jorden forblev varm nok, til at vandet forblev flydende, og livet kunne opstå.

I Arkæikum-perioden var Jorden dækket af en tyk orange-rødlig tåge, som det ville have været svært at se igennem, og havene har været grøn-gule på grund af jernopløsninger. Så det var langt fra den blå planet, vi kender i dag. Ved afslutningen af denne periode steg iltindholdet i atmosfæren hurtigt og skabte en eksplosionsagtigt udvikling af nye livsformer på Jorden.

Arbejdet med at finde forklaringer er meget omfattende og kræver store mængder supercomputertid. En enkelt simulering af udviklingen på University of Colorados Janus-supercomputer i Boulder tager tre måneder.

Arbejdet med de nye simuleringer blev præsenteret på den amerikanske geofysiske unions årsmøde i denne måned i San Francisco.