作者:David C. Catling 来源:《自然—地球科学》 发布时间:2016/5/13 14:07:10
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早期地球气压打折

 

图片来源:Jean-Pierre Clatot/Getty

攀登珠穆朗玛峰有点像穿行到过去。一项日前发表于《自然—地球科学》杂志的研究表明,27亿年前,地球的大气压强可能仅是现在的四分之一,相当于比8844米高的珠穆朗玛峰山顶还要高出2000米的地方所拥有的大气状况。

此项发现向认为在太阳没有那么活跃时,厚厚的大气层有助于让地球变得比现在温暖的传统观点发起了挑战。它或许会改变人们评估地外行星是否可能存在生命的方式。

认为早期大气层很厚的想法来自解决一个难题的需要。可追溯至40亿年前的岩石展现出液态海洋的明确证据,但当时太阳的亮度仅为现在的70%。这种亮度太过微弱,以至于在没有来自大气温室气体强烈变暖作用的情况下,根本无法阻止海洋结冰。

2009年,如今在加拿大维多利亚大学工作的Colin Goldblatt报告称,厚厚的大气层通过在更广的波长范围内促进温室气体的吸收,增强变暖作用。为测试该模型,如今在美国宇航局艾姆斯研究中心任职的Sanjoy Som开始寻找古代大气压强的证据。

Som和团队利用沉积于27亿年前且布满泡沫的火山岩浆中的孔,估测了当时的大气压强。研究表明,其仅为现代数值的23%,尽管测量结果存在很大的不确定性。最高估测值对应的是5500米的海拔高度,超过了勃朗峰。

Som认为,压力变化反映了占据现代大气约80%的氮的生物利用度。在地球形成后很快从中渗透出来的氮,占据了原始大气层并使其变厚。随后,约32亿年前,微生物演化出一种将氮转变成铵的方法。这耗尽了大气中的氮,并使其作为沉积物堆放于海底。这种效应是如此巨大,以至于27亿年前,大气压强只有今天的几分之一。

约24亿年前,丰富的氧气开始出现,并为微生物提供了一种氧化铵基化合物的方法,从而将氮释放到大气层中。这开启了现代氮循环(来源:中国科学报 宗华)

 
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