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泰坦对微弱的年轻太阳悖论持有线索

点击量:   时间:2017-07-21 01:03:27

作者:Sara Reardon在太阳系早期,当太阳比今天凉爽时,地球应该是冰块然而,原始地球是一个水样的球体几十年来,这种“微弱的年轻太阳”悖论使研究人员感到困惑,但现在看看土星卫星之一的气氛暗示了一种新的解决方案在地球存在的前20亿年中,太阳的光度比现在高出25%,使地球的平均温度高达25°C但地质证据表明,此时地球有液态水,即使平均表面温度应该在-10°C左右芝加哥大学的罗宾·华兹华斯和雷蒙德·皮埃尔胡姆伯特都期待着土星的卫星泰坦来解决悖论尽管泰坦远离太阳,但其表面仍有液体 - 尽管没有已知的液态水这是因为它的大气中含有高浓度的氢气和氮气,而且气体的压力很大,以至于它们的分子不断碰撞,造成一种化学反应,捕获太阳的能量,就像温室气体一样华兹华斯和皮埃尔胡姆伯特创建了一个模拟,以确定富含氢和氮的大气层是否会对古地球产生同样的影响根据他们的模型,如果氢气在早期占地球大气的10%,并且氮气以今天的两倍或三倍的水平存在,那么地球的平均表面温度将高出10到15°C华兹华斯承认,几乎没有地质证据表明氢和氮的含量实际上很高,但是有几个因素可能会产生这种气氛氢气被火山喷入大气层,尽管研究人员的模型假设原始时期释放的氢气量与今天相似,但古代火山可能会释放出更多的氢气大气本来能够比现在更多地保持氢气,因为氧气水平较低,因此氢气不太可能与它结合形成水消耗氢的微生物可能更罕见,它们的生长因缺乏营养而受到限制美国加利福尼亚州莫菲特油田的美国宇航局艾姆斯研究中心的克里斯麦凯说,该模型很好,但他补充说,需要有充分的证据证明氮和氢的含量很高他说,将氢气转化为甲烷的细菌效率太高,并且很快将大部分氢气排出大气层华兹华斯和皮埃尔胡伯特的研究出现在“科学”杂志上,同时还有宾夕法尼亚州立大学的詹姆斯·卡斯特在大学公园的评论 Kasting说,该模型的研究结果也对系外行星的生命有影响:行星大气中高浓度的氢可能表明它能够拥有生命,即使它很冷,远离太阳但新模型无法解释一套可追溯到地球早期的化石雨滴印记印记的大小表明,雨滴迅速通过类似于我们自己的薄层大气层,而不是缓慢地通过温室气体密集的大气层华兹华斯说,由于氢气很轻,雨水比它们通过二氧化碳或甲烷等温室气体更快地通过它,这两种温室气体都被认为可以解决微弱的年轻太阳悖论然而,他的模型所要求的氢和氮浓度会使雨滴减缓太多而不能与印记保持一致期刊参考:Science,doi.org / j47对这个故事的文本进行了修改,以明确该模型假设大气中氮的质量是目前存在的两倍或三倍更多关于这些主题: