极端的温室效应加热了年轻的地球

非常高的大气 CO 2水平可以解释三到四十亿年前仍然年轻的地球上的高温。当时，我们的太阳仅以目前强度的 70% 到 80% 发光。尽管如此，年轻地球上的气候显然相当温暖，因为几乎没有任何冰川冰。这种现象被称为“年轻弱太阳的悖论。”如果没有有效的温室气体，年轻的地球就会冻结成一块冰。无论是 CO 2、甲烷还是一种完全不同的温室气体加热了地球科学家之间争论的问题。

科隆大学的 Daniel Herwartz 博士、哥廷根大学的 Andreas Pack 教授和奥尔胡斯大学(丹麦)的 Thorsten Nagel 教授的新研究现在表明，高 CO 2水平是一个合理的解释。这也将解决另一个地球科学问题：海洋温度显然过高。文章“A CO 2温室有效地使早期地球变暖并在板块构造开始之前减少了海水18 O/ 16 O ”发表在国家科学院院刊上。

地球科学中一个备受争议的问题与早期海洋的温度有关。有证据表明它们非常热。在用作地温计的非常古老的石灰岩或硅质岩石上测量氧同位素，表明海水温度高于 70°C。只有当海水改变其氧同位素组成时，才有可能降低温度。然而，长期以来人们认为这不太可能。

新研究的模型表明，大气中的高 CO 2水平可能提供了一个解释，因为它们也会引起海洋成分的变化。“因此，高 CO 2水平可以同时解释两种现象：首先，温暖的气候在地球上，其次，为什么地温仪显示出热海水。考虑到海水中不同的氧同位素比，我们将得出接近 40°C 的温度，”科隆大学的丹尼尔·赫瓦茨说。可以想象，大气中也存在大量甲烷。但这会没有对海洋的成分产生任何影响。因此，它无法解释为什么氧气地温计显示的温度太高。“这两种现象都只能用高浓度的 CO 2来解释，”Herwartz 补充道。作者估计CO 2 的总量总计约为 1 bar。这就好像今天的整个大气都由 CO 2 组成。

“今天，CO 2只是大气中的一种微量气体。相比之下，一个酒吧听起来像是一个荒谬的数量。然而，看着我们的姐妹行星金星及其大约 90 巴的 CO 2使事情变得更清晰，”解释说来自哥廷根大学的 Andreas Pack。在地球上，CO 2最终从大气和海洋中去除，并以煤、石油、天然气和黑色页岩以及石灰石的形式储存。这些碳库主要位于各大洲。然而，年轻的地球大部分被海洋覆盖，几乎没有，因此碳的储存能力有限。“这也解释了巨大的 CO 2从今天的角度来看年轻地球的水平。毕竟，大约在30亿年前，板块构造和可以长期储存碳的土地块的发展才刚刚起步，”奥胡斯大学的Thorsten Nagel解释说。

对于碳循环，板块构造的开始改变了一切。有山脉的大块陆地提供了更快的硅酸盐风化，从而将 CO 2转化为石灰石。此外，随着海洋板块的俯冲，碳被有效地困在地幔中。板块构造因此导致大气中的 CO 2含量急剧下降。反复的冰河时代表明地球上的温度明显降低。“早期的研究已经表明，古代玄武岩中的石灰石含量表明大气 CO 2水平急剧下降。这与氧同位素同时增加的情况非常吻合。一切都表明大气 CO 2 板块构造开始后，含量迅速下降，”丹尼尔赫瓦茨总结道。然而，在这种情况下，“快速”指的是数亿年。

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