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地球本来也有可能变成一颗灼热的行星吗?

《科学世界》  发表于 2018年06月15日

金星大气的压力为大约90个大气压。这是地球大气压力的约90倍,是非常浓密的大气。金星大气的成分基本上是二氧化碳。二氧化碳是一种具有很强“温室效应”的气体,行星的气温在很大程度上取决于二氧化碳的浓度。

地球和金星是同时诞生的两个行星,二者的大小相近。因此,地球在刚诞生出来之时,它的大气很可能与现在金星的大气相似。然而现在地球的大气,压力只有1个大气压,其中的二氧化碳仅占到约0.04%。地球大气中原来大量存在的那些二氧化碳跑到哪里去了呢?

马上可以想到的二氧化碳的一个去处,那就是海洋。日本东京大学大学院理学系研究科的田近英一博士对这个问题有如下的说明:“在地球诞生的过程中,最初形成的大气有数百个大气压,主要成分是水蒸气、氢气、一氧化碳和二氧化碳。后来,氢气散逸到宇宙空间,一氧化碳变成了二氧化碳。那以后,大气冷却,出现了海洋。与此同时,大气中的二氧化碳被海洋大量吸收,变成碳酸钙沉淀到海底。那时的大气压力,粗略估计,大概已经下降到10个大气压左右。”

再后来,大气中剩余的二氧化碳溶解到雨水中成为碳酸,降落到陆地,将岩石溶解,与溶解在其中的钙离子结合成碳酸钙,也随水流进入海洋,沉淀到海底。据认为,正是这样一种机制逐渐除去了大气中过多的二氧化碳。不过,在27亿25亿年前以前,地球还没有大片的陆地。那以后,地球上的陆地面积迅速增加,上述这种除去大气中二氧化碳的机制才真正发挥了效率。事实上,在24亿22亿年前那段时间,正好是地球变得十分寒冷,出现大规模冰川的时代。

如果地球不具备除去过多二氧化碳的这种机制,那么,由于二氧化碳的温室效应,地球本来也会像金星那样成为“灼热的地狱”。


                                              201101p48_f1.jpg

金星大气和地球大气的比较

在下面的图解中用立柱来显示大气中的成分及其含量,左侧立柱代表金星大气,右侧立柱代表地球大气。可以看出,金星的大气除去二氧化碳,添加进氧气,就成为地球的大气。

 

(本文发表于《科学世界》20111期)


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