虽然太阳辐射相对较低，但年轻地球的温度却是温暖的。 一个国际地球科学家小组发现了重要线索，表明大气中高水平的二氧化碳是造成这些高温的原因。 随着板块构造的开始，随着二氧化碳逐渐被捕获并储存在新兴大陆上，它才变得更冷。
非常高的大气 CO2 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，我们的太阳只有目前强度的 70% 到 80%。 尽管如此，年轻地球上的气候显然相当温暖，因为几乎没有冰川。 这种现象被称为“年轻弱太阳悖论”。 如果没有有效的温室气体，年轻的地球就会冻结成一块冰。 是否一氧化碳2，甲烷，或完全不同的温室气体加热地球是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 教授的新研究表明，高 CO2 水平是一个合理的解释。 这也将解决另一个地球科学问题：海洋温度显然太高了。 该研究现已发表在 诉讼中的国家科学院院士.
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。 在非常古老的石灰岩或硅质岩石（用作地温计）上测量氧同位素表明海水温度高于 70°C。 只有当海水改变了其氧同位素组成时，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，高 CO2 大气中的水平可以提供解释，因为它们也会引起海洋成分的变化。 “高二氧化碳2 因此，水平可以同时解释两种现象：第一，地球上的温暖气候，第二，为什么地温计似乎显示出热海水。 考虑到海水中不同的氧同位素比，我们将达到接近 40°C 的温度，”科隆大学的 Daniel Herwartz 说。
可以想象，大气中也有大量的甲烷。 但这不会对海洋的组成产生任何影响。 因此，它无法解释为什么氧气地温计显示的温度过高。 “这两种现象只能用高水平的二氧化碳来解释2，”赫尔瓦茨补充道。 作者估计了 CO 的总量2 总共大约一格。 就好像今天的整个大气都是由二氧化碳组成的2.
“今天，CO2 只是大气中的一种微量气体。 与此相比，一个小节听起来像是一个荒谬的大数目。 然而，看着我们的姐妹星球 金星 约 90 bar 的 CO2 把事情放在眼里，”哥廷根大学的 Andreas Pack 解释道。
在地球上，一氧化碳2 最终被从大气和海洋中清除，并以煤、石油、天然气和黑色页岩以及石灰岩的形式储存起来。 这些碳库主要位于大陆上。 然而，年轻的地球大部分被海洋覆盖，几乎没有大陆，因此碳的储存能力有限。
“这也解释了巨大的二氧化碳2 从今天的角度来看，年轻地球的水平。 毕竟，大约 XNUMX 亿年前，板块构造和可以长期储存碳的陆块的发展才刚刚加快，”来自 奥胡斯大学.
对于碳循环，板块构造的开始改变了一切。 有山脉的大块土地提供了更快的硅酸盐风化，从而转化了二氧化碳2 成石灰石。 此外，随着海洋板块俯冲，碳被有效地困在地幔中。 板块构造因此导致 CO2 大气含量急剧下降。 反复的冰河时代表明，地球上的气温明显变冷。
“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中二氧化碳含量急剧下降2 水平。 这与同时增加氧同位素非常吻合。 一切都表明大气中的 CO2 板块构造开始后含量迅速下降，”Daniel Herwartz 总结道。 然而，在这种情况下，“迅速”是指几亿年。
参考：“A CO2 温室有效地温暖了早期的地球并减少了海水 18O/16O 在板块构造开始之前”，Daniel Herwartz、Andreas Pack 和 Thorsten J. Nagel，1 年 2021 月 XNUMX 日， 诉讼中的国家科学院院士.
DOI：10.1073 / pnas.2023617118
