我们知道恒星随着年龄的增长而逐渐变暖。数十亿年前,我们太阳的光度大约是今天的70%。这意味着年轻的地球接收到来自太阳的热量要比现在少。由于热量少很多,这不足以使当时的地球能维持液态水的存在。但地质证据清楚地表明,年轻的地球也存在有海洋。
这就是所谓的黯淡太阳悖论,而它仍然是一个巨大的挑战。在过去的几十年里,我们知晓了大气成分可以极大地影响星球表面温度。虽然金星比地球更暖,但它厚厚的大气层使其比更接近太阳的水星更热。另一方面,由于火星曾经拥有更厚的大气层而在其表面存在液态水。
虽然地球在过去确实拥有更厚的大气层,但这并不能完全解释年轻的地球上存在海洋。
不仅仅只是大气的厚度,还有大气的组分对地球表面温度起到了至关重要的作用。
甲烷和二氧化碳等温室气体能有效地束缚住太阳的热量,这要远远超过其他化合物。
对取自被岩石困住的年轻地球大气进行检测表明,当时的甲烷和二氧化碳水平不足以维持地球上存在液态水。
对此,一种可能的解释是地球的早期大气中含有大量的氢分子。而今天我们的大气层中所含的氢则很少。氢的密度很小可以很容易地从地球大气层中逃逸,但在紫外线的帮助下亦会如此。由于年轻的太阳较冷,它产生的紫外线也较少,这使年轻地球上的氢分子更难以逃脱。虽然氢气并不是一种特别强烈的温室气体,但它可以滞留热量。作为浓厚的氮气氛大气层的一部分,这足够维持早期地球的海洋。
地球上的水在大约46亿年前地球刚刚诞生时就已经存在了,这一点从地球上最古老的岩石中存有堆积岩上可以得到证实.太阳系中惟一有水的行星是地球,关于地球上的水是如何产生的这一问题有以下两种说法:.第一,在地球诞生的最初阶段,原有的以水蒸气形式存在的水就已经同氮等大气成分一起形成了海洋.
第二,地球上的惰性重气体氙比太阳系中其他大气要少得多.这就是说,地球上原有的太阳系大气已消失,取而代之的是地球内部喷出的气体又组成了地球的大气.可以说地球上的水就是由这种喷发出来的水蒸气形成的.
地球内部放射性元素衰变致热和原始地球重力收缩,使地球内部温度升高,结晶水汽化。地球内部的物质运动,例如火山爆发,加速了水汽从地球内部逸出的过程。随着地表温度的逐渐下降,水汽经过凝结、降雨,落到地面低洼处,形成原始的大洋。地球上最初的单细胞生命,就出现在大洋中。地球与太阳的距离适中,使地球表面的平均气温为15摄氏度,有利于生命过程的发生和发展。如果地球距离太阳太近,温度过高,则由于热扰动太强,原子根本不能结合在一起,也就不可能形成分子更不用说复杂的生命物质了。如果地球距离太阳太远,温度过低,分子将牢牢地聚集在一起,只能以固态和晶体存在,生物也无法生存。地球的体积和质量适中,其引力可以使用大量气体聚集在地球周围,形成包围地球的大气层。但是这时的大气缺少氧,主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨组成。经过漫长的大气演化过程,逐渐形成了以氮和氧为主的适合生物呼吸的大气。欢迎分享,转载请注明来源:优选云