云可能是为什么早期地球没有冻结的关键

关于困扰科学家近50年的早期地球气候的悖论可能有一个新的解决方案。

所谓的“年轻”悖论- Carl Sagan和他的同事George Mullen于1972年首次提出的事实是，尽管太阳在年轻的年轻人中可能只有70％的阳光，但地球在其超过40亿年的生存中的上半年有液态海洋。

较低的太阳光度应该使地球的海洋冻结在冰冻的地方，但是地球地质记录中有充分的证据表明当时的地球上有液态水和生命。

在过去的几十年中，科学家提出了几种可能的机制，这些机制可能使地球烘烤足够多，以防止我们地球的早期历史上的水冻结 - 这是一个称为Archaean的时期。但是，当科学家认为他们已经解决了悖论时，其他研究人员提出了其他提案不起作用的替代解释或原因。

宾夕法尼亚州立大学的大气科学家吉姆·卡斯汀（Jim Kasting）说：“它一直在浮出水面。这种解释涉及温室气体的效应，它将使地球温暖，类似于当今地球变暖的人类驱动效应。早期的温室在1970年代其他科学家首次提出，比当前的气候变暖的规模要大得多，理论上的计算表明，当时约有30％的地球大气层由二氧化碳组成。为了进行比较，如今，地球大气约为二氧化碳的0.038％。

丹麦哥本哈根大学的Minik Rosing说，对地球早期的强大温室作用是对悖论的“明显解决方案”。 Rosing和他的同事为在4月1日《自然》杂志上详细介绍的悖论提供了新的解释。

二氧化碳约束

查看哪种二氧化碳（CO₂）浓度实际上可能是在古细菌中，他的团队分析了来自西部格陵兰西部的世界上最古老的沉积岩石（称为ISUA）的38亿山岩石样品。

样品中包含称为带铁地层（BIF）的特征，这些特征是地球年轻时以丰富而形成的特征，但自那以后不是。这些BIF包含某些富含铁的矿物质，这些矿物质为它们形成的大气环境提供了线索。

“可以从古老的岩石中推论的二氧化碳含量的分析表明，当时的气氛最多包含每千颗温室气的零件。这是当今大气中的二氧化碳含量的三到四倍。但是，当今大气层的二氧化碳的含量是当今的30％范围内的30％范围，这在早期的历史范围内，这是赫特尔托当时的均值，当时赫特尔托的率是赫特尔特的计算，这是“遗漏的”，“落后了”。

因此，Rosing和他的同事们看着另一个可以解释悖论的途径。

关于反照率

部分决定地球温度的因素之一是地球表面和大气的传入阳光量反射回太空，称为地球反照率。不同类型的表面反映或吸收不同量的光线 - 例如，冰具有高度反射性，而开阔的海洋具有高度吸收性。

Rosing和他的团队研究了对地球早期反映的两个可能的影响：地球表面的土地数量以及大气中的云覆盖量。

地质学家尚未确定地球大陆何时首次形成，但是地球壁炉热岩石中的放射性示踪剂可以帮助确定地球形成的地壳形成的速度，暗示在海洋上方暴露了多少土地。

Rosing和他的同事表明，地球早期的大陆区域较少，并且由于海洋比陆地更吸收阳光，因此地球的反照率会略低，这意味着地球的表面比今天吸收的阳光略高。

更大的效果可能是地球早期的云层覆盖层较薄，这可以使大气中更多的阳光到达地面。

洛伊斯说：“无法通过云形成的过程来解释地球童年时期缺乏云的原因。”

构成云层的水滴是通过向微小颗粒（称为云凝结核）发出的，其中许多是藻类和植物产生的化学物质，当时地球上不存在。

Rosing和他的团队得出了这一结论，观察了当今海洋的生物学活动和薄云的覆盖物，这“表明在这些地方云有所不同”，因此对于早期地球而言可能是相同的。

任何确实形成的云都会有更大的滴滴 - 就像云凝结核处于低供应状态时发生的那样，它对阳光更透明，因此可以允许更多的人到达地球表面，从而保持温暖。

因此，较少的大陆区域和更透明的阳光的氛围的结合可以解释为什么尽管阳光少，但地球没有冻结。