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早期地球的可居住性可能会增加外星生命的机会

  艺术家对早期地球的概念。虽然与现在相比仍然相当不适宜,但早期的地球可能比我们想象的更温和的气候和海洋温度和pH值。图片来源:NASA 早期地球的条件一直是个谜。但美国宇航局和华盛顿大学的研究人员现在设计了一种方法来解释当时不确定的变量,反过来又发现我们的星球可能比以前认为的更温和。通过将这些发现应用于其他岩石行星,研究人员得出结论,其他地方的生命时间和生命可能性比最初想象的要大。鉴于我们在地球的前5亿年中没有岩石或其他物质,那时我们这个星球上的条件近似变化很大。有些人认为早期的地球受到火山爆发和熔岩冒泡的影响,而其他人则想象一个世界睡着了并被冰封住了。[ 7关于地球上生命起源的理论 ] 广告地球的45亿年历史为许多地质阶段留下了空间,“人们使用各种不同的地球化学数据集来获得一些地表条件,”该研究的主要作者,华盛顿大学的Joshua Krissansen-Totton表示。在地壳,大气和海洋形成后不久,研究人员专注于40亿至25亿年前的太古代恩。这也是生命可能出现的时候。 困难的部分是推断海洋pH值和全球温度,估计波动幅度大幅波动,从碱性到腐蚀性酸性和从零下13到185华氏度(零下25到85摄氏度)。 早期地球上碳循环的示意图,其中碳从大气进入海洋并最终成为海底含碳岩石的一部分,经历风化,溶解碳。早期地球上碳循环的示意图,其中碳从大气进入海洋并最终成为海底含碳岩石的一部分,经历风化,溶解碳。图片来源:Creative Commons BY-NC-ND 天然恒温器地球的碳循环是控制这些变量的关键。火山通过释放二氧化碳将碳推入大气; 然后碳酸下降到地表,溶解岩石并释放内部离子,最终通过河流到达海洋并形成碳酸钙。 这个过程的最终结果是空气中的碳被锁在岩石中。同样,通过海洋地壳循环的海水溶解了周围的岩石,释放出离子,然后形成新的碳酸盐岩 - 这一过程也锁定了地壳中的大气碳。其中一些碳被俯冲回到地球的地幔中,并在火山再次被火山喷发时重新开始循环。 这些风化过程与温度有关; Krissansen-Totton将这种效果比作“天然恒温器”。如果二氧化碳排放量增加,温度会升高; 如果温度升高,海底风化会增加。由于创造地球大陆需要数十亿年才能在地球早期存在较少的土地,因此海底风化对地球温度具有特别显着的调节影响,反之亦然。 研究人员根据过去100年的数据应用他们对碳循环的理解,而不是选择任何关于海洋组成和气候的单一理论,他们“选择最广泛的未知范围,然后计算气候和海洋的可能性范围pH值,“Krissansen-Totton告诉Astrobiology杂志。 “研究人员想出了一些新的方法来描述沉积物和岩石孔隙水中的碳是如何被[海底风化]中的化学反应所消耗的,”波士顿大学地球与环境学教授Andrew Kurtz解释说,他不是研究的一部分。 太古代地球(左)与现今地球之间的比较。 由于存在大量铁离子,太古代海洋呈现绿色。 在板块构造时代之前,橙色的形状代表了富含镁的原始大陆。太古代地球(左)与现今地球之间的比较。由于存在大量铁离子,太古代海洋呈现绿色。在板块构造时代之前,橙色的形状代表了富含镁的原始大陆。图片来源:明唐/马里兰大学早期地球的强大画面对于他们去年发表的一篇论文,研究人员测试了他们对地球历史的最后1亿年的模型,我们对此有更多了解。研究小组成员说,这项新研究首次部署了一个现实的,自我一致的过程表示,并将其应用于早期的地球。 模拟并不准确,也无法解决所有不确定因素。但是,根据Krissansen-Totton的说法,他们提供了关于早期地球的“强大”信息。Kurtz肯定了这一结果“产生了一个看似合理的气候和pH历史,这在物理上是合理的,在数学上是内部一致的。” 地球生命的前五十亿年是一个叫做Hadean Eon的时期,因其地狱般的炎热而得名。然而,这项研究的结果挑战了地球仍然炙热地进入太古代Eon的想法。在地球形成的热量消散后,研究人员的模型表明气候和海洋pH值出乎意料地适中:华氏32至122度(0至50摄氏度),pH值介于6.2至7.7之间。(pH值为7是中性的。) Kurtz指出,这一结果与一篇有影响力的2002年论文一致,该论文论证了“早期地球酷”的可能性。 Krissansen-Totton认为,监管碳/海底风化过程将发生在任何有水的岩石行星上。“这些过程并没有什么特别之处,”他说。我们知道,太阳前的星云含有生命的成分; 我们也知道有无数的系外行星,这些成分存在于它们恒星的“可居住区”。这项研究扩大了这些行星上可能出现生命的时间窗口。[ 可以承载异形生命的10颗系外行星 ] 更多的生活机会该模型并未解决关于生命何时或何地出现的争论,但它引导科学家们进一步研究生产方向。例如,“如果你相信地球上的生命始于高温,那可能仍然是真的,”Krissansen-Totton说,“但这会限制地热带环境如热液喷口的起源。” 该研究还对行星演化有影响。Kurtz指出,“火星曾经拥有地球的大部分内容,或者我们认为:表面上的水,大气中的二氧化碳和硅酸盐岩”,这种组合似乎支持了生命曾经拥有的可能性。在那里存在。 科学家们认为,通过太阳风,火星的大气层已经失去了空间,但是对于红色星球的周期性平衡以及其他行星是否会经历如此剧烈的条件变化仍然存在疑问。 这项新研究发表于4月份的“ 美国国家科学院院刊”。这项工作得到了NASA天体生物学通过外生生物学和进化生物学计划和虚拟行星实验室以及地球和空间科学奖学金计划的支持。

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