生活和气候的演变

发布日期：2018年04月19日09时07分

   地球上的生命至少早在35亿年前在太古代中期（约40亿至25亿年前）开始。正是在这段时间里，生活才开始对大气进行一定的控制。大气中的生物体状态往往具有丰富的特征水蒸气和二氧化碳。尽管也存在一些氮，但如果有的话氧气可用。与硫化氢，氢和还原的氮和硫化合物的化学反应排除了大气中游离氧的最短寿命。结果，生活在一个正在降低（高氢含量）的气氛中演变而不是氧化（高氧含量）。除了它们的化学还原特性之外，这种益生元气氛的主要气体（除了氮气）对于入射的阳光大部分是透明的，但对于出射的陆地红外辐射是不透明的。结果，这些气体被称为可能不正确的气体，温室气体（见 温室效应），因为它们能够减缓释放出射辐射回太空。
   在太古代，太阳产生的光比现在少25％; 然而，地球的温度与今天非常相似。这是可能的，因为富含温室气体的太古代大气有效地阻止了陆地辐射对太空的损失。由此产生的能量在地球 - 大气系统中的长时间停留导致比其他情况下更为温暖的气氛。太古代早期的地球表面平均温度比现代全球平均温度高。据一些消息来源称，它可能与当今热带地区的温度相似。根据太古代Eon期间存在的氮气量，有人认为大气可能已经保存了1000多倍二氧化碳比今天要多。
太古代生物包括光合作用和化学合成细菌，甲烷生产细菌，以及更原始的一组生物，现在称为“ 古细菌 ”（一组原生生物与真核生物相比，而不是细菌，在极端环境中发现）。通过它们的代谢过程，太古代Eon的生物体缓慢地改变了气氛。氢气从微量上升到大约百万分之一（ppm）的干燥空气。甲烷浓度从接近零增加到约100ppm。氧气从接近零增加到1ppm，而氮浓度上升到包括除水蒸汽之外的所有大气分子的99％。二氧化碳浓度仅下降到总量的0.3％; 然而，这是目前浓度的近10倍。所述组合物的大气，其辐射预算，其热力学，其流体动力学通过从太古宙寿命转化。
   美国地球化学家罗伯特·加雷尔斯计算过，在没有生活并给予的埋藏速率碳的岩石，氧将不可用，形成水，无氢将失去空间。没有生命的存在和加剧这一损失氢，就没有海洋，地球将由太古宙的中段已成为仅仅是一个尘土飞扬的星球。到25亿年前的太古代末期，色素叶绿素和光合生物都进化出来，使得氧气的产生迅速增加。大气从二氧化碳，有限的氧气和还原气氛中转化而来厌氧生物（即不需要氧气进行呼吸的生命形式）控制在一个富含氧化气氛的环境中氧气，二氧化碳含量低，以及需氧生物体（即呼吸需要氧气的生命形式）为主。
   随着二氧化碳的减少和氧气的增加，地球大气层的温室暖化能力急剧下降; 然而，这发生在太阳产生的能量有系统地增加的一段时间。这些补偿性变化导致了一个相对恒定的行星温度超过地球历史的大部分时间。