《自然-地球科学》:早期地球气压打折 氮少 氮铵氮

王兴

作者：David C. Catling

来源：《自然—地球科学》

发布时间：2016/5/13 14:07:10

早期地球气压打折



图片来源：Jean-Pierre Clatot/Getty

攀登珠穆朗玛峰有点像穿行到过去。一项日前发表于《自然—地球科学》杂志的研究表明，27亿年前，地球的大气压强可能仅是现在的四分之一，相当于比8844米高的珠穆朗玛峰山顶还要高出2000米的地方所拥有的大气状况。

此项发现向认为在太阳没有那么活跃时，厚厚的大气层有助于让地球变得比现在温暖的传统观点发起了挑战。它或许会改变人们评估地外行星是否可能存在生命的方式。

认为早期大气层很厚的想法来自解决一个难题的需要。可追溯至40亿年前的岩石展现出液态海洋的明确证据，但当时太阳的亮度仅为现在的70%。这种亮度太过微弱，以至于在没有来自大气温室气体强烈变暖作用的情况下，根本无法阻止海洋结冰。

2009年，如今在加拿大维多利亚大学工作的Colin Goldblatt报告称，厚厚的大气层通过在更广的波长范围内促进温室气体的吸收，增强变暖作用。为测试该模型，如今在美国宇航局艾姆斯研究中心任职的Sanjoy Som开始寻找古代大气压强的证据。

Som和团队利用沉积于27亿年前且布满泡沫的火山岩浆中的孔，估测了当时的大气压强。研究表明，其仅为现代数值的23%，尽管测量结果存在很大的不确定性。最高估测值对应的是5500米的海拔高度，超过了勃朗峰。

Som认为，压力变化反映了占据现代大气约80%的氮的生物利用度。在地球形成后很快从中渗透出来的，占据了原始大气层并使其变厚。随后，约32亿年前，微生物演化出一种将氮转变成铵的方法。这耗尽了大气中的氮，并使其作为沉积物堆放于海底。这种效应是如此巨大，以至于27亿年前，大气压强只有今天的几分之一。

约24亿年前，丰富的氧气开始出现，并为微生物提供了一种氧化铵基化合物的方法，从而将氮释放到大气层中。这开启了现代氮循环。（中国科学报 宗华）

http://www.nature.com/ngeo/journal/v9/n6/full/ngeo2713.html



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20165131471053139465.shtm