太古期地球“热爱生命”的成长（下）

太古时期的地球缺少足量的二氧化碳气体，温室气体效应不能带来接近今日地球的地面温度，科学家在气象模型中增加了甲烷气体，得到了混合气体的大气层，经过实验的检验，大气层的混合气体比大气层二氧化碳的单一气体激发了更为强烈的温室气体效应。太古时期的地球孕育了细菌类的生物体，它们喷出了甲烷气体，同样，今日地球的沼泽地和水稻田哺育了多种生物，它们吐出了甲烷气体。埃里克·沃尔夫对以往的地球大气层模型给出了不同的看法，他认为过去的大气模型有维度的局限性，没有从多维的视角反映真实的大气云团效应，计算温度和辐射的模型和方法过于简单，尽管节省了大量的计算时间和昂贵的计算费用，但计算结果与实际的情形有明显的差距。

有必要揭示太古时期地球大气模型的真实图景，在位于博尔特的科罗拉多大学的国家大气研究中心，埃里克·沃尔夫和布莱恩·图恩使用了超级计算机，构建了三维图像的气候学模型，在计算的基础上预测了地球气温的变化，模型中包括了气体云团、风、冰和其它地理气候中的可变因素，在复杂大气模型和先进超级计算机的帮助下，太古时期的地球气温保持在了冰点以上，仅需在地球大气层添加15,000ppm的二氧化碳气体，比以往估算的二氧化碳气体数量下降了很多，但添加后的二氧化碳总量超出了太古时期地球的地质条件所能释放的最大数量的二氧化碳气体，他们加入了1,000ppm的甲烷气体，太古期地球混合气体大气层的温室气体效应带来了与今日地球接近的地表温度。

3D气象模型的演示表明，太古时期的地球表面不是处在冰冻状态，那时的气体云团数量相当缺乏，地面水分受到了太阳辐射，通过地表水的蒸发作用形成了气体云团。太古时期的太阳光相当微弱，只有少量的太阳辐射到达了地球，太古时期的地球似乎有异常寒冷的气温，然而，少量的气体云团说明，经过气体云团的反射，只有较少的太阳光返回了太空，地球表面不是想象的那样寒冷。没有足够的证据说明，太古时期的地球覆盖了比今日地球更多的或同样数量的冰。太古时期地球伴随一颗微弱辐射的太阳，但含有二氧化碳气体的地球大气层发挥了对地表气温进行调节的关键作用。

今日地球的大气层比太古时期多出了500倍的甲烷气体，太古时期的天空可能含有一层薄薄的雾霾，从中产生了光化学作用，从雾霾中透射了略带桃红的色彩，大约在24亿年前太古年代的晚期，古老地球的大气失去了粉红色，微生物在光合作用中喷吐了大量的氧气，假如太古时期的地球大气含有大量的甲烷气体，那么甲烷气体将会产生氧化作用。宾西法利亚大学的詹姆斯·卡斯廷解释说，在地球气候的变迁中可能产生了第一次的激进过程，地质学的记录表明，地球在大约23亿年前第一次进入了全球性的冰河时期，受到昏暗太阳光的照射，太古时期地球的无冰期随之结束了。

温室气体效应适用于太古时期的地球，也适用于其它的系外行星，从地球行星的特性可以推断系外行星的相似性。最近几十年，天文学家发现了数百颗到数千颗系外行星，最近几年，天文学家加快了对系外行星搜索的节奏，“系外地球”和“超级地球”不断地进入人们的视野，系外行星和系外宜居行星的数量不断增加，天文学家近期在两颗系外行星上找到了液态水的痕迹，这两颗位于我们的银河系，绕主恒星旋转，处于主恒星的宜居带，保持了与主恒星的适当距离，在两颗宜居行星的表面可能存在液态水。通过对地球第一次产生生命条件的了解，科学家可以将地球生命学的知识应用到对系外行星生命的搜索，生命的诞生不只是地球的奇迹。

寻找可能存在生命的宜居行星，宇宙的探索和宇宙生命的探索是天文学家的两大使命。太古时期的地球伴随了一个热量和热力不足的早期太阳，但形成了和今日地球接近的地表温度，足够的能量供给是地球生命在几十亿前产生的基本条件。天文学家在寻找宜居带行星的过程中有必要考虑行星的气体云产生的温室气体效应，处在非宜居带的行星受到温室气体的作用，有可能形成宜居带行星的气温，生命可能在非宜居带的行星表面诞生和生长，生命行星的数量可能超出了人们过去的推测和想象。

（编译：2013-7-20）

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