大气、生命与气候的共同演化
地球与行星天体物理
2015-05-19 v1
摘要
在地球形成之后，我们的宿主恒星——太阳的亮度比今天暗淡了 20% 到 25%。如果没有类似温室效应的条件来温暖大气，我们早期的地球将是一个冰球，生命可能永远不会演化。但生命确实演化出来了，这表明早期地球上一定存在温室气体来温暖地球。来自地质记录的证据表明存在大量的温室气体 CO2。CH4 可能也存在，在这方面，产甲烷菌（属于一组多样化的厌氧原核生物，能将 CO2 加 H2 发酵为 CH4）可能对早期大气的改造做出了贡献。正如对那个时代的岩石研究所示，岩石中含有碳酸铁而非氧化铁，表明分子氧不存在。多细胞生物起源于菌落中日益特化的细胞。光合作用的发展使得生命形式能够直接利用太阳的能量。由此产生的氧气在大气中积累，并在高层大气中形成了臭氧层。借助臭氧层对有害紫外辐射的吸收，生命在地球表面定居。我们自己的星球是一个很好的例子，展示了生命形式如何在行星的生命周期内改造大气。我们表明，在发现和表征类地系外行星的大气时，必须考虑这些事实。如果生命在一个行星上起源并演化，那么可以预期生命与大气之间会发生强烈的共同演化，其结果就是行星的气候。
引用
@article{arxiv.1005.3589,
title = {Co-evolution of atmospheres, life, and climate},
author = {John Lee Grenfell and Heike Rauer and Franck Selsis and Lisa Kaltenegger and Charles Beichman and William Danchi and Carlos Eiroa and Malcolm Fridlund and Thomas Henning and Tom Herbst and Helmut Lammer and Alain Léger and René Liseau and Jonathan Lunine and Francesco Paresce and Alan Penny and Andreas Quirrenbach and Huub Röttgering and Jean Schneider and Daphne Stam and Giovanna Tinetti and Glenn J. White},
journal= {arXiv preprint arXiv:1005.3589},
year = {2015}
}