地球科学原理之二十六 去气作用对地球的作用

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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、CO2、HCl、HF、N2和SO2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CO2（Grieve, 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O2（Nutman, et. al., 2001），O2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（2007年5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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