解决“早期暗淡太阳佯谬”的地球系统假说

摘要

在太阳系形成初期,太阳辐射强度只有现代的70％,如果大气温室气体含量维持在现代水平,地球将不可避免地被冰完全覆盖.但是在整个太古代没有发现冰川的证据,广泛的碳酸盐岩沉积也表明液态水的大量存在.这一物理模型与地质观测之间的矛盾被称为"早期暗淡太阳佯谬".在这项研究里，提出在海水低pH值的情况下，大气与海洋之间的平衡将会导致高大气CO2浓度。模型计算表明，在海水相对于碳酸钙过饱和(约为溶度积的10倍)时，若要使大气CO2浓度维持在现今的600倍，则海水的pH值需要降低到6.8左右。早期海洋低pH值得到了利用海洋中反向风化作用所建立的海水pH值模型来支持。地球早期海水低pH值可能与高热流值情况下强烈的热液作用以及海底强烈的反向风化作用有关。模型表明，地球早期岩石圈与海洋的相互作用决定了海洋的低pH值，而海洋与大气的平衡则决定了大气的高CO2浓度。因此，提出了一个可以使早期地球大气CO2浓度必然增高的机制:早期地球系统不同圈层间的相互作用可以抵消由于太阳低辐射强度所造成的冰室效应，使得地球处于一个相对温暖的状态。