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为什么年轻的地球没有冻成冰球?

探索年轻太阳悖论,以及新的研究如何挑战关于早期太阳系温暖的传统理论。

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“年轻太阳悖论”依然存在。几十年来,卡尔·萨根等科学家一直在试图解决早期太阳系这个谜团——年轻的地球如何保持足够温暖以拥有液态水——但答案依然难以捉摸。在《自然》杂志上,由Minik Rosing领导的一个团队提出了一个替代性的解决方案,挑战了依赖温室效应假说的主要理论。但这并不意味着争论就此结束。问题是这样的:年轻的太阳提供的热量要少得多。四亿年前,

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太阳的光度较低,地球的海洋本应被冰封,但地球的地质记录中有充分证据表明,当时地球上存在液态水——以及生命——[Space.com]

。那么这是怎么回事呢?自20世纪70年代以来,传统的解释是,一个强大的温室效应,远比我们今天经历的要强,使地球沐浴在足够的温暖中,使水能够以液态形式在地球表面流动,而不是被冻成固体冰。1972年,萨根和他的同事乔治·穆伦写道,这种效应需要那个时期(太古宙)大气中存在高浓度的二氧化碳。但Rosing认为,证据并不支持这一点。为了研究温室效应假说,他和他的团队研究了格陵兰岛发现的距今38亿年前的条带状铁建造。

他们关注了两种矿物:磁铁矿和菱铁矿,它们可以作为大气中二氧化碳浓度的指示剂。二氧化碳过多,磁铁矿就无法形成,而菱铁矿则相反[ScienceNOW]

。根据Rosing的分析,大气中的二氧化碳浓度可能高达今天的3倍,但这远远不足以解释地球需要抵御变成雪球地球所需的温暖。因此,Rosing提出了他自己的解决方案。他说,那时的陆地面积较小,因此大部分地球表面被水覆盖。由于水比陆地更能吸收热量,一个极度湿润的地球可能有助于保持温暖。其次,他说,由于生命才刚刚出现,早期的地球那时并非一个多云的地方。

构成云的水滴通过附着在微小的颗粒上形成,这些颗粒被称为云凝结核,其中许多是藻类和植物产生的化学物质,而这些在当时的地球上并不存在[Space.com]

。他说,你在今天也能看到同样的效果,在没有多少海洋生物或云层的开阔海域。如果年轻的地球真的云量稀少,那么更多的阳光就能到达地表。大气科学家James Kasting表示,如果Rosing的团队是正确的,这一想法可能对我们自己的星球历史之外产生影响——它可能会扩大系外行星搜寻者寻找地外生命的宜居范围。但关于年轻太阳悖论,他说,这个新答案并不完整。

“我认为他们的机制失败了,因为他们仅仅达到了冰点,”Kasting说,他还补充说,它也未能考虑到地球冰的反射性[Discovery News]

。相关内容:《发现》:快速运转的年轻地球 《发现》:生命是在冰中进化的吗? 《发现》:雪球地球 《发现》:我们太阳系爆炸性的早期岁月

图片:维基共享资源/Neethis

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