新理论试图解释地球如何从一颗“火球”转变为宜居的星球

耶鲁大学地球和行星科学教授、《自然》杂志上一项新研究的共同作者Jun Korenaga说：“这个时期是地球历史上最神秘的时期。我们提出的是迄今为止关于地球最初5亿年的最完整的理论。”

该研究的第一作者是Yoshinori Miyazaki，他曾是耶鲁大学的研究生，现在是加州理工学院的斯坦贝克博士后研究员。这项研究是基于Miyazaki的耶鲁大学论文的最后一章。

大多数科学家认为，地球开始时的大气层很像金星的大气层。它的天空充满了二氧化碳--是目前大气中碳含量的10万倍以上--而且地球的表面温度会超过400华氏度。科学家们认为，在这样的条件下，生物生命将无法形成，更不用说生存。

Miyazaki说：“不知何故，大量的大气碳必须被移除。因为没有从早期地球保存下来的岩石记录，我们开始从头建立一个非常早期地球的理论模型。”

Miyazaki和Korenaga结合了热力学、流体力学和大气物理学的各个方面来建立他们的模型。最终，他们确定了一个相当大胆的主张：早期地球被目前地球上不存在的岩石所覆盖。

Miyazaki说：“这些岩石本来富含一种叫做辉石的矿物，而且它们可能具有深绿色。更重要的是，它们的镁含量极其丰富，其浓度水平在现今的岩石中很少观察到。”

Miyazaki表示，富含镁的矿物与二氧化碳反应，产生碳酸盐，从而在封存大气中的碳方面发挥了关键作用。

研究人员认为，当熔化的地球开始凝固时，它的水合湿地幔--这个星球3000公里厚的岩石层--进行了剧烈的对流。湿地幔和高镁辉石的结合极大地加快了将二氧化碳拉出大气层的过程。

事实上，研究人员说，大气中的碳封存速度比现代岩石地幔的速度快10倍以上，只需要1.6亿年。Korenaga说：“作为额外的奖励，早期地球上的这些‘怪异’岩石很容易与海水发生反应，产生大量的氢气，人们普遍认为这对创造生物大分子是必不可少的。”

这种效应将类似于一种罕见的现代深海热喷口，称为“失落之城”热液场，位于大西洋中。“失落之城”热液场的氢气和甲烷的非生物生产使其成为调查地球上生命起源的主要地点。

Korenaga补充说：“我们的理论不仅有可能解决地球如何变得适合居住，而且还有可能解决地球上出现生命的原因。”

美国宇航局（NASA）和美国国家科学基金会的拨款帮助资助了这项研究。