氣候變化中的科學(六)
氣候變化中的科學
六
如果地球是活的,就沒那麼多球事兒了。
看看我們人類,天一冷就主動哆嗦,一熱就自動冒汗,想都不用想,為啥?這就是多年進化得來的條件反射,學名叫做「負反饋」。任何系統,如果負反饋佔主導地位,這個系統就一定是穩定的,不用黨中央管就能實現和諧社會。
可惜,氣候系統充滿了正反饋,所以天氣才會這麼不穩定,忽冷忽熱的。比如,水循環就是一個典型的正反饋,氣溫越低結冰越多,地面上的冰雪就會反射更多的陽光,氣溫就變得更低。氣溫高了,冰融化成水,吸熱能力變強,於是氣溫就會越升越高。另外,水蒸氣是很強的溫室氣體,氣溫越低,大氣中的含水量就越少,溫室作用就越小,氣溫就應該變得更低……如此說來,地球應該比現在更熱或者更冷才對,為什麼還能保持現狀呢?因為有個很強的負反饋在起作用,這就是大名鼎鼎的碳循環。
碳循環的細節很複雜,這裡先說一個簡單的版本:氣溫越高,水蒸發得越厲害,降雨也就越多。雨水把空氣中的二氧化碳溶解,變成碳酸降到海水裡,碳酸結合了鈣形成碳酸鈣,慢慢沉積到海底,再被地熱重新溶化成二氧化碳,由火山帶回大氣中。反之,如果氣溫降低,那麼水蒸氣就減少,上述過程就減緩了。
換句話說,碳循環的目的就是通過水循環和火山作用,維持大氣二氧化碳濃度不變,從而把溫室效應維持在一定的水平,大氣溫度也就穩定住了。
可是,根據天文學家的估算,太陽系剛剛誕生的時候,年輕的太陽比現在要弱很多,亮度至少比現在低30%。如果二氧化碳濃度是現在的水平,地球應該是個大冰球才對,不會有生命的。可是地球上的生命大約在35億年前就有了,這是怎麼一回事?
最早試圖回答這個問題的是卡爾·薩根,對,就是寫《魔鬼出沒的世界》的那個薩根。他認為是氨氣(也是溫室氣體)為地球保了溫,因為太陽系的行星在形成初期,大氣中是充滿了氨氣的。但是後續研究證明,即使是年輕的太陽仍然足以把氨氣分解成氮氣和氫氣,所以地球上的氨氣很快就沒了。想想看,今天的大氣當中含量最多的成分是什麼?正是氮氣!這些氮氣就是當初的氨氣被分解後剩下來的。
(卡爾·薩根)
氨氣既然靠不住,那麼究竟是誰拯救了地球上的生命呢?
(未完待續)
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