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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