作者纪尧姆·帕里斯和劳莱特·皮安尼,《对话》 温室效应和板块构造对维持地球表面的水分至关重要
荣誉:美国国家航空航天局/戈达德太空飞行中心/烈斗·施特克利,抄送 从太空看,地球是蓝色的
由于地球表面的液态水,地球在40多亿年里一直是蓝色的
地球是如何在如此长的时间内维持其表面的液态水的? 只有一个已知的星球表面有永久的液态水:我们的星球
地球科学让我们能够解释为什么地球几乎总是蓝色的:它既不太热也不太冷
如果说地球最初是红色和黑色的,那它是蓝色的已经超过40亿年了,只有极少数例外,那时它变得太冷了,变成了一个白色的雪球
这个不可思议的特征是由于水循环与板块构造和温室效应的相互作用,以及太阳系的结构
今天,地球的平均表面温度约为15℃,比金星(465℃)冷,比火星(平均零下60℃)暖
在地球上,在海平面上,水在0℃以下结冰,在100℃沸腾
因此,地球表面保持在一个温度范围内,这个温度范围对我们来说可能看起来很大,但与其他行星相比,实际上相当窄,而且几十亿年来一直如此
温室气体发挥了作用 行星表面的平均温度取决于三个参数的相互作用,这三个参数在不同的行星之间有很大的差异: 来自太阳的能量
表面的反照率,意思是它反射了多少太阳辐射
温室气体,将太阳辐射截留在地球大气中
如果没有温室气体,地球表面的温度将在-15℃左右,可能没有液态水
与水、板块构造和CO₂的相互作用
信用:纪尧姆巴黎,作者提供 自从地球上第一个海洋出现以来,阳光、反照率和温室气体之间的相互作用一直保持着相当稳定的能量平衡
在地球历史的早期,年轻的太阳不那么明亮,我们的星球从它那里获得的能量也较少
然而,二氧化碳和甲烷等温室气体的含量比今天高得多,这使得地表温度保持在足够高的水平,使水成为液体
温室效应随着时间的推移而降低,因为二氧化碳可以通过两个过程从大气中去除
首先,溶解在地表水中的二氧化碳的酸化作用导致岩石溶解,从而释放出钙
钙与溶解的二氧化碳结合形成碳酸盐岩,如石灰石,这是主要的碳汇之一
第二个汇是储存在沉积岩中的有机碳
陆地和海洋中的生物在光合作用中使用二氧化碳来制造有机物,当生物死亡时,其中一部分会沉积在海底
在那里,有机物质被结合到沉积岩中,在那里可以储存数百万年
最古老海洋的痕迹:3
80亿岁(格陵兰岛)
作者:纪尧姆·卡罗 没有大地构造,就没有海洋;没有海洋,就没有大地构造 尽管碳汇将二氧化碳储存在远离大气层的地方,但火山和洋脊将二氧化碳送回大气层
这种传递是通过板块构造来维持的
在长时间尺度上,板块构造有助于将地球表面温度保持在允许地表水为液态的范围内
因此,液态水的存在和板块构造密切相关
怎么会这样? 海底是由海洋板块组成的
它们从横跨地球的海底火山链洋脊移开,然后通过俯冲向地球深处
在它们穿越海洋的数亿年中,海洋板块变得水合:它们的矿物质结合了水,这改变了它们的机械特性
随着它们被俯冲,海洋板块最终脱水;释放的水最终产生岩浆,形成花岗岩,这是大陆的基石
没有液态水,就没有大地构造,因此也就没有大陆! 由于旧的海洋板块再循环到地幔中,新的板块不断地从洋脊喷发的物质中形成
当这种物质通过地幔上升到海底时,它冷却并释放出二氧化碳,帮助维持温室气体的浓度
水保持液态,地球保持蓝色,几十亿年来一直如此
夏威夷附近水下形成的现代枕状熔岩
信用:美国国家海洋和大气管理局 从黑色和红色到蓝色 长期以来,人们一直认为太阳系外富含水的天体给最近形成的地球带来了水
我们的一个团队最近发表了一项研究,对这一假设提出了质疑,并提出水——即氢和氧——可能是由形成地球的岩石带来的
当地球第一次形成时
50亿年前,水在地表可能太热而不能变成液体
无论如何,如果有海洋,它们肯定会在年轻的地球和一个行星体(可能和火星一样大)之间的巨大碰撞中蒸发,融化了我们星球的表面,形成了月球4
40亿年前
撞击后,随着地球表面慢慢冷却和固化,它很可能被黑暗的玄武岩覆盖,既没有生命也没有水
冷却岩浆释放出氢、氧和碳等元素,形成含有水、二氧化碳和/或甲烷等分子的气体
因此,第一批海洋可能在撞击后相对较快地形成
地球上已知的第一种矿物带有与液态水相互作用的化学特征
因此,地球可能已经蓝了将近4年
40亿年
地球表面海洋的第一个无可争议的证据是3
80亿年前,包括最古老的海洋沉积物,发现于伊苏阿和阿基利亚(格陵兰岛)和努维瓦吉图克(加拿大),以及最古老的枕状熔岩,这是熔岩在水下冷却时形成的独特形状的岩石
是否3
8或4
40亿年前,海洋的历史与地球和生命的历史联系在一起
今天,人类活动导致海洋变得更加酸性和温暖
海洋不会消失,但里面的生命濒临灭绝
我们的二氧化碳排放量超过全球火山排放量的70倍,危及地球表面和地球深层运行过程之间的现有平衡
我们的社会两者都依赖
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