温暖还是寒冷的早期地球？来自三维气候-碳模型的新见解
地球与行星天体物理
2017-07-26 v1
摘要
海洋燧石中的氧同位素被用来推断太古宙存在温度介于 60°C (333 K) 和 80°C (353 K) 之间的炎热海洋。这样的气候对于被暗淡年轻太阳加热的早期地球来说具有挑战性。因此，对这些数据的解释一直存在争议。一维气候模型推断，如此炎热的气候需要极高的 CO2 水平（2-6 bar）。先前的碳循环模型得出结论，这种稳定的炎热气候是不可能的，并且碳循环应导致冥古宙和太古宙的寒冷气候。在此，我们使用三维气候-碳模型重新审视了 38 亿年前早期地球的气候和碳循环。我们发现，考虑到低陆地比例和云反馈效应，约 1 bar 的 CO2 分压可能产生炎热气候。然而，由于陆地和海洋玄武岩的风化作用会产生有效的稳定反馈，如此高的 CO2 分压本不应稳定。此外，晚期大轰炸 (LHB) 期间撞击溅射物的风化会强烈降低 CO2 分压，导致寒冷气候，并可能在大撞击后引发雪球地球事件。因此，我们的结果支持冥古宙晚期和太古宙早期为寒冷或温带气候，全球平均温度约在 8°C (281 K) 至 30°C (303 K) 之间，CO2 分压为 0.1-0.36 bar。最后，我们的模型表明，碳循环能有效维持早期地球的温和条件，而不一定需要任何其他温室气体或增温过程。
引用
@article{arxiv.1706.06842,
title = {A warm or a cold early Earth? New insights from a 3-D climate-carbon model},
author = {Benjamin Charnay and Guillaume Le Hir and Frédéric Fluteau and François Forget and David C. Catling},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.06842},
year = {2017}
}
备注
21 pages, 7 figures, 2 tables. Accepted for publication in Earth and Planetary Science Letters