在地球历史的最初10亿年里,地球受到原始小行星的轰击,而微弱的太阳提供的热量要少得多。西南研究所领导的一个研究小组认为,这种动荡的开端可能最终孕育了地球上的生命,特别是在维持液态水方面。
“早期的撞击造成了暂时的局部破坏和对生命不利的条件。但与此同时,正如我们所知,它们在稳定地表温度和提供生命的关键元素方面具有长期的有益作用,”位于科罗拉多州博尔德的SwRI行星科学理事会的高级研究科学家西蒙娜·马奇博士说。他是一篇论文的主要作者,《早期地球大气中大规模撞击导致的碳和硫气体释放》最近发表在该杂志上地球与行星科学通讯.这篇论文解决了一个重大问题,太阳系和地球历史上最突出的谜团之一——年轻太阳暗淡悖论。
Marchi说:“由于缺乏地质和地球化学证据,人们对地球历史最初10亿年的大气和地表状况知之甚少。”然而,沉积岩中的古老锆石晶体提供了证据,证明我们的星球在最早的时期有液体海洋,至少是间歇性的。他的团队创建了一个关于早期地球撞击产生的气体释放的新模型,展示了由此产生的温室效应如何抵消了幼年太阳发出的微弱光线,足以维持液态水。
这一发现可能是理解地球上生命是如何开始的关键,尽管年轻的太阳很暗淡,碰撞造成了严重破坏。对其他恒星的研究以及理论建模已经表明,类太阳恒星在生命开始时的可见光波长比目前的太阳暗20%到30%。随着时间的推移,它们的光度逐渐增加。
“今天的地球处于‘适居带’,液态水可以存在于其表面,”马尔基说。参考三只小熊的童话故事,适居带是围绕一颗恒星的轨道,那里不太热,也不太冷,适合液态水。液态水通常被认为是生命的关键成分。当太阳暗淡得多的时候,地球以其现在的大气成分将被冻结成固体。如果海洋被冻结,生命可能就不会形成。
最直接的解释是巨大的大气温室效应,来自二氧化碳或甲烷,或两者兼而有之。先前的研究推测,火山喷发或撞击汽化物质可能释放了温室气体。马奇的团队提出了一种新颖、更有效的机制。当地球被原始小行星(有些直径超过100公里)撞击时,撞击会融化大量岩石,形成临时的熔岩湖。这些熔岩池可能向大气中释放了大量的二氧化碳。
马奇说:“这种早期的猛烈轰炸可能是维持温暖环境所需的巨大温室效应的原因,这可能有利于地球上生命的早期开始。”“轰炸还带来了大量的硫,这是生命最重要的元素之一。”
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