3月4日地球如何变得可居住

耶鲁大学和加州理工学院的研究人员提出了一个大胆的新理论来解释地球如何从一个炽热的碳云岩球转变为一个能够维持生命的行星。

该理论涵盖了地球最早的几年，并涉及“奇怪”的岩石，这些岩石以正确的方式与海水相互作用，以推动生物物质的存在。

“这一时期是地球历史上最神秘的时期，”耶鲁大学地球与行星科学教授、《自然》杂志一项新研究的合著者 Jun Korenaga 说。“我们提出了迄今为止最完整的地球最初 5 亿年的理论。”

该研究的第一作者是Yoshinori Miyazaki，他是前耶鲁大学研究生，现在是加州理工学院的斯坦贝克博士后研究员。该研究基于宫崎骏的耶鲁大学论文的最后一章。

大多数科学家认为，地球起源于与金星很相似的大气层。它的天空充满了二氧化碳——是目前大气中碳含量的 100,000 多倍——地球表面温度将超过 400 华氏度。

科学家们同意，生物生命将无法形成，更不用说在这种条件下生存了。

“不知何故，必须去除大量的大气碳，”宫崎骏说。“由于没有从早期地球保存下来的岩石记录，我们着手从头开始为非常早期的地球建立一个理论模型。”

Miyazaki 和 Korenaga 结合了热力学、流体力学和大气物理学的各个方面来构建他们的模型。最终，他们确定了一个大胆的提议：早期地球上覆盖着目前地球上不存在的岩石。

“这些岩石可能富含一种叫做辉石的矿物，它们可能呈深绿色，”宫崎骏说。“更重要的是，它们富含镁，在当今的岩石中很少观察到浓度水平。”

宫崎骏说，富含镁的矿物质与二氧化碳反应生成碳酸盐，从而在封存大气中的碳方面发挥关键作用。

研究人员认为，随着熔融地球开始凝固，其水合潮湿的地幔——地球 3000 公里厚的岩石层——剧烈对流。湿地幔和高镁辉石岩的结合显着加快了将 CO 2从大气中拉出的过程。

事实上，研究人员表示，大气碳封存的速度将比现代岩石的地幔快 10 倍以上，仅需要 1.6 亿年。

“作为一个额外的好处，早期地球上的这些‘怪异’岩石很容易与海水发生反应，产生大量的氢，这被广泛认为对生物分子的产生至关重要，”Korenaga 说。

这种效应类似于一种罕见的现代深海热喷口，称为失落之城热液场，位于大西洋。失落之城热液场非生物产生的氢气和甲烷使其成为研究地球生命起源的主要地点。

“我们的理论不仅有可能解决地球如何变得适合居住的问题，还可以解决为什么生命会出现在上面，”Korenaga 补充道。

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