作者:Jeremy Leconte 来源:《自然》 发布时间:2014-2-25 11:54:20
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地球寿命长于科学家预测

 
图片来源:《科学》
 
你终于可以长出一口气了——地球并不会像科学家预测的那样很快就死掉。两个新模型显示,越来越亮的太阳至少还需要10亿到15亿年才能够把我们这颗行星上的水都蒸发殆尽,而这比早前模型估计的结果晚了数亿年的时间。这一发现并不会改变你的退休计划,但可能意味着与地球类似的宜居系外行星要比科学家想象的普遍得多。
 
人类正在通过释放温室气体,例如二氧化碳加热着脚下的行星。但在此背后,一个更加缓慢、致命的加热过程正在悄悄展开。随着时间流逝,太阳正在变得越来越亮、越来越热。实际上,正有越来越多的水蒸气从地球表面进入大气,在那里它们会捕获来自行星的额外热量。这种源自水的温室效应在人类停止燃烧化石燃料后依然将长期存在。最终,地球的温室效应将变得失去控制,行星上的所有水分都将被蒸发,并终结所有的生命。
 
那么地球到底能够挺多久?气候建模者意见不一。在之前的一项研究中,美国宾夕法尼亚州立大学行星科学家Ravi Kopparapu和同事用计算机模拟了地球如何对增强的太阳辐射作出响应。研究人员发现,只需6%的太阳光便足以使温室效应超速运转,并蒸发地球表面的水分。以当前太阳变亮的速度——每1亿年增亮1%,地球将在6亿到7亿年后便会经历这种“失控的温室效应”。在此之前,地球将遭受一些初步的影响。研究人员预测,大约在1.5亿年后,同温层将加热到足以使部分水蒸气进入更高层的大气,在那里,太阳辐射将其分解为分子并逃逸到太空。在这种“潮湿的温室”中,地球对于复杂的表面生命而言已经太热了,但一些顽强的海洋生物和微生物则能够继续坚持下去。
 
然而科罗拉多大学博士生Eric Wolf却认为不会这么快。Kopparapu的模型是非常基本的,Wolf表示:它分析了在一个维度(海拔高度)中会发生什么。其结果是,该模型排除了云层,并错误地假定一些气候因素,例如湿度在地球上都是一样的。Wolf与同事Owen Brian Toon利用来自美国国家大气研究中心的更逼真的三维气候模型模拟了地球的未来。Wolf说,他们的模型包括云层,和许多其他细节,例如湿度的地区差异等。该模型还假设大气中的二氧化碳水平始于500ppm(百万分之一)——这比现今水平高出25%,并将无限期地保持下去。
 
Wolf和Toon随后使太阳加足马力运转起来。在他们让这颗恒星比现今明亮了15%之后,地球温度上升了15到40摄氏度。这很热,但液态水依然存在,而海洋也并未汽化。同时同温层并未变热,因此并未发生潮湿的温室效应。结果是,研究人员在1月出版的《地球物理学研究快报》上报告说,地球至少有15亿年可以支撑生命。Wolf指出,如果人类能够坚持到那个时候,地球可能已经大部分不再适宜居住,但极地附近还有一些落脚之处。与Kopparapu的模型相比,地球变暖要更慢一些,这是因为云层和一些干旱区域,例如沙漠——这正是单一维度研究所缺乏的——会将大量热量反射回太空。
 
而去年12月发表在《自然》杂志上的一项类似的三维气候模型研究显示,失控的温室效应至少在10亿年后才会发生。主持该项研究的加拿大多伦多大学的天体物理学家Jérémy Leconte表示,他的研究团队对于地球死亡的估计之所以比Wolf和Toon的结果早,部分缘于两者对于模型中云层研究的差异。
 
并未参与任何一项研究的宾夕法尼亚州立大学行星科学家James Kasting认为,这些三维模型揭示了地球有多长时间能够支持生命,但它们依然可能低估了地球。(来源:中国科学报 赵熙熙)
 
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