地质时间尺度上 pN2 的建模：对行星气候与大气生物标志物的启示
地球与行星天体物理
2016-12-12 v1
摘要
氮是地球上所有生命的主要营养物质，并可能在地外生物圈中发挥类似作用。地球表面氮的主要储库是大气 N2，但最近的研究提出，该储库规模在地球历史进程中可能经历了显著波动，在太古宙晚期尤其低——这大概是由于生物活动所致。我们使用生物地球化学箱式模型来检验导致大气 N2 压力大幅摆动所需的条件。我们模型的参数受现代地球观测以及深部时间生物量埋藏和氧化风化的重建所约束。利用一维气候模型模拟了对大气气候的潜在影响。在第二组测试中，我们扰动箱式模型以探究哪些参数对大气 pN2 演化影响最大，并考虑对其他行星氮循环的可能启示。我们的结果表明：(a) 在太古宙需要高的生物量埋藏率才能将大气 pN2 降至现代水平的一半以下；(b) 对温度的结果影响可能通过增加的太阳亮度和 pCO2 的温和上升得到补偿；(c) 大气氧化可能通过氧化风化启动 pN2 的逐步回升。总体而言，类地行星上显著的大气 pN2 摆动似乎需要生命存在。我们的结果进一步支持这样的观点：富含 N2 和 O2 的系外行星大气是产氧生物圈的标志。
引用
@article{arxiv.1612.02865,
title = {Modeling pN2 through Geological Time: Implications for Planetary Climates and Atmospheric Biosignatures},
author = {E. E. Stüeken and M. A. Kipp and M. C. Koehler and E. W. Schwieterman and B. Johnson and R. Buick},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.02865},
year = {2016}
}
备注
33 pages, 11 figures, 2 tables (includes appendix), published in Astrobiology