早期的地球為何沒有凍結？(Why Didn’t Early Earth Freeze? The Mystery Deepens)

早期的地球為何沒有凍結？(Why Didn’t Early Earth Freeze? The Mystery Deepens)
桃園縣立同德國民中學地球科學科邱宇平老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

把時間回推到四十億年前太古代，當時的太陽所放出的能量比現在還要少30%。但問題來了：太陽無法提供足夠的熱量，使海洋溫暖，無法形成永凍的冰蓋。然而，有力的地質證據顯示，自40多億年前，海洋形成以來，就算經歷了最寒冷的冰期，液態水都一直存在於地球上，這個現象又被稱為『弱陽弔詭』。到底是什麼為地球提供這些額外的熱量？

1972年，著名的天文學家Carl Sagan認為這個答案就在大氣之中。Sagan和同事George Mullen假設，若在太古代時期的二氧化碳濃度很高，可能比現在高出100倍，那麼大氣中或許就能保留足夠的熱量，使海洋免於結凍。但至今尚未發現更有說服力的資料，來證明地球曾經是個超級溫室。而現在，研究人員發現了有力證據，但是所證明的情況卻是相反的。

哥本哈根大學地球科學家Minik Rosing所率領的研究小組，分析了格陵蘭西南部38億年前含鐵的岩石。他們聚焦於兩種礦物：磁鐵礦(Fe3O4)和菱鐵礦(FeCO3)，因為這兩種礦物可以推測大氣中二氧化碳濃度的變化；過多的二氧化碳會使磁鐵礦無法形成，而過少的二氧化碳則會妨礙菱鐵礦的形成。根據這兩種礦物的比例，研究小組在2010年四月份的《自然》雜誌發表了研究的成果，太古代的二氧化碳含量不可能高於1000 ppm─大約只有現在387ppm的三倍，這樣並不足以彌補早期的弱陽。

Rosing說這是非常令人驚訝的結果。至於究竟是甚麼代替二氧化碳為地球保溫，他的研究點出兩種可能。第一，在數十億年前，地球的陸地面積比現在小的多，而海洋比陸地更暗、更容易吸熱，因此海洋會從太陽吸收更多的熱量。第二，此時生命剛開始出現，因此生物有機體只會製造非常微量的氣體來形成雲，所以有更多的陽光到達地面。當然，可能還有其他原因，Rosing的論文只能解釋其中一個小環節。

賓州大學的地球科學家James Kasting則認為，現在放棄「溫室氣體」這個選項還言之過早，因為儘管當時是弱陽，但太古代的溫度至少仍和現在一樣高。他認為，只靠Rosing論文中提出的理由，很難解釋太古代的溫度，所以Kasting認為，還是需要更多的溫室氣體來解釋這個狀況。

來源文章：
1.http://news.sciencemag.org/scien … rth-freeze-the.html   Why Didn’t Early Earth Freeze? The Mystery Deepens