从轨道窗口窥探古代太阳的质量

太阳长期演化模型表明，其光度在 20 至 40 亿年前显著降低，这与古老地球和火星地质记录中温暖湿润条件的充分证据不一致。所谓“黯淡年轻太阳悖论”的典型解决方案考虑改变地球和火星的大气成分，尽管颇具吸引力，但这些想法的地质验证普遍缺乏——尤其是对火星。该悖论一个未被充分探索的可能解决方案是，太阳在其生命周期中仅仅损失了百分之几的质量。若正确，这将减缓甚至抵消恒定质量模型预期的光度增加。然而，这一假说难以检验。在此，我们提出一种太阳古代质量的新观测代用指标，可容易地从地球和火星沉积岩的堆积模式中测量。我们表明，太阳系行星的轨道参数以由长期模式 g_2-g_5 给出的频率经历准周期振荡，该频率近似与太阳质量线性成比例。因此，通过考察古老盆地中沉积物堆积的节律，有可能以优于约 1% 的精度区分恒定质量太阳与质量更大的古代太阳两种情况。该方法为验证或证伪早期大质量太阳假说提供了一条途径。