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地球科学原理之26 去气作用对地球的作用

已有 3888 次阅读 2009-4-13 21:22 |个人分类:地球科学|系统分类:科研笔记| 地球科学, 地球演化, 去气作用, 地球科学原理

广东海洋大学

廖永岩

(电子信箱:rock6783@126.com

前面我讨论了地球的去气作用,从这回开始,无们开始讨论第二节 地球演化过程中的pH平衡。首先,我们来看看前面讨论过的地球去气作用对地球演化的作用。

目前为止,人类仅在地球上发现生命的存在Bada, 2004; Owen, 1984; Grady, 2003。生命能在地球上存在,主要是因为地球有适于生命存在的比较温和的环境条件。温度和pH值,是影响生命生存的两个重要的环境条件。地球的温度不太高,也不太低,使液态的海洋能够存在,且昼夜温差变化也不太大。地球的生命起源于海洋,在生命起源时,海洋的pH值不太高,也不太低,比较适于生命的存在Bada, 2004。那么,地球上为什么会有如此适合生命生存的温度和pH值呢?在地球演化过程中,地球为什么能保持pH平衡呢?这历来是科学家想知道的问题,也是一直没有得到解决的问题。所以,对这些现象和问题的研究,不仅可以认识过去,更可以预测未来全球变化的趋势,为人类及地球生命的可持续生存,提供宝贵的资料。我们利用现有的地质、生物、化学、天文和气候资料进行约束,就地球演化过程中的pH值平衡提出了理论。

1 地球的去气作用及其对地球的作用

地球具有去气作用Ozima and Podosek, 1983; Berner, et. al., 1983; Chester, 1993。自从地球开始熔融分层开始,至地球完全固化为止,地球能不断地从内部排出水蒸气、CO2HClHFN2SO2等气体Chester, 1993; Wignall, 2001; Sigurdsson, 2000; Tabazadeh and Turco, 1993; 陈福等,1997;陈福,2000。由于地球的去气作用,我们有了今天的海洋,有了今天的大气层,这已形成共识Hunten, 1993; Deming David, 2002; Matsuda and Marty, 1995; Marty, 1995。可以这样说,除陨石从地外带来一部分CO2外,地球上绝大部分CO2Grieve, 1998,都是由于地球的去气作用而形成的。

熔融的地球,由于不断向外辐射能量,外表层较轻的岩浆冷凝成花岗岩质原始地壳Chambers, 2004; McClendon, 1999; Nutman, et. al., 2001。内部也逐渐分化出地幔、地核等各个层次Chambers, 2004。由于地球不断向外辐射能量降温,地表的温度降至水蒸气的凝聚点以下时,原始大气中的水蒸气凝聚成水,这就有了原始的海洋Deming David, 2002; Kasting, 1988。地球刚形成时,太阳光的强度远比现在低Canuto, et. al., 1983,若没有大气中的CO2的温室效应作用,地球表面的温度将继续下降。当地球表面温度降至冰点以下,海洋将结冰,最后,地球有可能变成一个像木卫二一样的大冰球Greenberg and Geissler, 2002。由于地球去气作用产生的CO2等温室气体,再加上当时还没有生物制造O2Nutman, et. al., 2001O2含量相当低,而去气气体本身具有强还原性Allard, 1983,这使大气中的甲烷等还原性气体含量相对较高Pavlov, et. al., 2000,这些温室气体共同产生温室效应,使地球的温度保持在冰点以上,使地球不至于完全变成大冰球。

所以,可以说,地球的去气作用通过不断从地球内部排出CO2等气体,通过增强温室效应,解决了地球继续降温的问题。但同时,它又带来了另一个地表会因CO2等温室气体过多而增温的问题。

若地球的CO2等温室气体过多逐渐增多,而没有相应的减少或控制措施的话,最终地球肯定会像金星一样,成为一个生命不可能生存的星球。那么,地球怎么解决这个温室气体过多而增温的问题呢?是什么原因使地球没有成为第二个金星?且听下回分解。

未完,待续。

下回预告地球科学原理之27  碳平衡系统对地球的作用

参考文献:

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(注:本“地球科学原理”系列,是根据廖永岩著,海洋出版社(20075月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途

 

 



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