我们不知道的地球
6 地球的气候为什么如此稳定?
在太阳系中,地球并非永远是惟一的水世界。火星和金星在初始阶段似乎也是水源充沛,但随着条件的变化,它们失去了海洋。那么,地球是如何设法避免类似命运的呢?
我们的星球,气候出奇地稳定,而且始终处于一个狭小的、适于居住的范围内将近达40亿年。看来,关键还是在于板块构造、二氧化碳和海洋之间的相互作用。
这个循环始于火山向大气层喷发的二氧化碳,它有助于地球在温室效应的作用下保持温暖。这种融融暖意使海水通过蒸发而形成云和雨。由于雨中含有溶解的二氧化碳,略呈酸性,所以它会与表层岩石发生化学反应,将含碳的矿物质溶解到水中。
接着,这种混合物被冲刷到大海中。矿物质在那里结集,经过沉淀析出,终于在海床上形成含碳的新岩石。板块构造迟早会将这些岩石带入潜没区,二氧化碳被那里的地热烘烤得从岩石中逸出,然后通过火山返回大气层。
事实证明,这种循环是一个极其有效的恒温器。当星球趋于暖和时,雨水就会增多,加快了排放大气二氧化碳和冷却星球的速度。当气候转冷时,则雨水减少,使火山气体在大气层中得以积聚,给星球带来温暖。
早期的金星和火星,也有过类似的恒温器。但是,金星过于靠近太阳,极端的强热使它的恒温器不堪重负。大气层越是温暖,它所滞留的水分也越多,然后才会下雨。由于水蒸气起着温室气体的作用,因此进一步促成了气候变暖。这些因素层层加码,星球终于形成了足以使海洋蒸发的灼热。同时,金星大气层高处的太阳辐射将水分解为氢和氧,任凭轻质的氢原子向太空中逃逸。金星就这样永远丧失了水源,连同它对恒温器的任何控制。
而火星呢,形体太小,根本无法维持它的恒温器。它的引力也相对较弱,造成大气层难以截留含有热量的气体。与此同时,既然表面体积比高于地球,核心也就会迅速冷却,既遏制了板块构造运行,又阻断了给星球带来温暖的二氧化碳源。
在地球上,月球也会发挥一种附加作用,来使气候适于居住。它有助于抑制原本会使地轴剧烈倾斜的颤动。哪怕是再轻微的颤动,也足以把我们重新带回到冰川期;而与火星相比,我们一度经历过的那个冰川期就太微不足道了。
地球上的生命,同样也在发挥作用。许多海生有机物会利用海洋中已溶解的二氧化碳,来构筑它们的外部骨骼和碳酸钙壳体。它们死亡后下沉到海床上,假以时日,又会形成新的富碳质岩石。如果大气中的二氧化碳含量升高,这个过程就会加速进行,造成更多的二氧化碳降落到海洋中。反过来,它又促使大气中的二氧化碳减少和温度下降。
当然,如今的人类也在发挥着作用。我们通过使用化石燃料而给气候带来的变化,可能会延续数百万年之久,至少地球的这个基本恒温器应该还是能恢复控制的。不过,它也不是万无一失的。无论金星抑或火星,一度都是适于居住的所在。也许,我们应该认真记取它们的“前车之鉴”,精心呵护好地球如此慷慨提供的恒温器。












