新理論試圖解釋地球如何從一顆“火球”轉變為宜居的星球

耶魯大學地球和行星科學教授、《自然》雜志上一項新研究的共同作者Jun Korenaga說：“這個時期是地球歷史上最神秘的時期。我們提出的是迄今為止關于地球最初5億年的最完整的理論。”

該研究的第一作者是Yoshinori Miyazaki，他曾是耶魯大學的研究生，現在是加州理工學院的斯坦貝克博士后研究員。這項研究是基于Miyazaki的耶魯大學論文的最后一章。

大多數科學家認為，地球開始時的大氣層很像金星的大氣層。它的天空充滿了二氧化碳--是目前大氣中碳含量的10萬倍以上--而且地球的表面溫度會超過400華氏度。科學家們認為，在這樣的條件下，生物生命將無法形成，更不用說生存。

Miyazaki說：“不知何故，大量的大氣碳必須被移除。因為沒有從早期地球保存下來的巖石記錄，我們開始從頭建立一個非常早期地球的理論模型。”

Miyazaki和Korenaga結合了熱力學、流體力學和大氣物理學的各個方面來建立他們的模型。最終，他們確定了一個相當大膽的主張：早期地球被目前地球上不存在的巖石所覆蓋。

Miyazaki說：“這些巖石本來富含一種叫做輝石的礦物，而且它們可能具有深綠色。更重要的是，它們的鎂含量極其豐富，其濃度水平在現今的巖石中很少觀察到。”

Miyazaki表示，富含鎂的礦物與二氧化碳反應，產生碳酸鹽，從而在封存大氣中的碳方面發揮了關鍵作用。

研究人員認為，當熔化的地球開始凝固時，它的水合濕地幔--這個星球3000公里厚的巖石層--進行了劇烈的對流。濕地幔和高鎂輝石的結合極大地加快了將二氧化碳拉出大氣層的過程。

事實上，研究人員說，大氣中的碳封存速度比現代巖石地幔的速度快10倍以上，只需要1.6億年。Korenaga說：“作為額外的獎勵，早期地球上的這些‘怪異’巖石很容易與海水發生反應，產生大量的氫氣，人們普遍認為這對創造生物大分子是必不可少的。”

這種效應將類似于一種罕見的現代深海熱噴口，稱為“失落之城”熱液場，位于大西洋中。“失落之城”熱液場的氫氣和甲烷的非生物生產使其成為調查地球上生命起源的主要地點。

Korenaga補充說：“我們的理論不僅有可能解決地球如何變得適合居住，而且還有可能解決地球上出現生命的原因。”

美國宇航局（NASA）和美國國家科學基金會的撥款幫助資助了這項研究。