计算机建模和微小的陨石表明二氧化碳覆盖了古地球

 
如今，大气中不断上升的二氧化碳令人担忧，但是在27亿年前，即使太阳比今天暗淡了20%，高水平的二氧化碳也可能使我们的星球维持足够的生命寿命。
一项新发表的研究基于对古代微陨石的分析和新一轮的计算机建模，估计了这些二氧化碳的含量有多高。华盛顿大学的科学家今天在开放获取期刊《科学进展》中报告说，最可能的水平是超过70%的二氧化碳。
根据模型，全球平均温度将在80年代中华氏度(大约30摄氏度)内。
这对天体生物学家来说是个好消息，因为这样的环境与科学家在所谓的“太古时代的Eon”期间对地球的图像相吻合。高的二氧化碳含量对我们人类来说不是宜居的生活，但对于氧含量上升之前统治地球的早期生物来说，这是很好的选择。
由西澳大学研究员欧文·莱默(Owen Lehmer)领导的研究小组说，这些发现“也可能使我们对类地球系外行星及其潜在的可居住性有了更深入的了解。”
Lehmer和他的同事从对微小金属珠的化学分析开始，这些金属珠是在澳大利亚西北部27亿年前的石灰岩中发现的。这些富含铁的碎片以微陨石的形式从太空进入地球。当它们掉落到大气中时，它们被加热而变成熔融金属的小滴，然后凝结成大约沙粒大小的珠子。
当微陨石处于熔融状态时，它们与大气中的气体发生化学反应。一些铁变成了氧化矿物，例如锰铁矿和磁铁矿。通过分析氧化程度，并对大气成分做出一些假设，科学家可以估算出当时存在多少气体。
另一个研究小组的较早研究认为，微陨石主要与氧气反应，但得出的结论与有关早期地球环境和大气混合的其他证据不一致。威斯康星大学的科学家采用了另一种方法，假设二氧化碳是主要氧化剂。
当研究小组对这些数字进行计算时，他们发现各种各样的CO2浓度可以解释微陨石中的氧化水平-低至6%，或高达100%。但是，由于某些金属碎片已被完全氧化，因此超过70%的含量最适合该数据。
Lehmer在一封电子邮件中告诉GeekWire：“我们的结果与太古代地球的其他测量和模型所预测的结果更为一致，即大气中的CO2可能很丰富。”
显然，我们今天没有看到这么高的水平(感谢天哪)。在地球的整个历史过程中，CO2浓度已降至百万分之几百(按体积计算为0.04%，目前正在上升)。
威斯康星大学的研究人员说，在远古时代，未氧化铁的水平应该随着二氧化碳水平的下降而上升，至少直到氧气水平变得非常高的时候才有所提高。实际上，这提供了一种测量地球大气演变的方法。他们写道：“为了验证这一假设，应该收集和分析更多的微陨石。”
莱默(Lehmer)表示，研究小组的发现可能会对未来几年的系外行星大气研究产生影响。
他告诉GeekWire：“寻找宜居的系外行星时，将富含CO2的行星视为可能的目标绝对重要。” “这类行星可能与早期地球相似。不幸的是，二氧化碳也可能存在于没有生命的不可居住的星球上(火星和金星都具有主要的CO2大气)，因此任何系外行星的探测都将需要背景来解释大气中CO2的测量值。”
除了Lehmer之外，该论文的作者还包括David Catling，Roger Buick，Don Brownlee和Sarah Newport。