
()據中國科學報(趙熙熙):你終于可以長出一口氣了——地球并不會像科學家預測的那樣很快就死掉 。兩個新模型顯示,越來越亮的太陽至少還需要10億到15億年才能夠把我們這顆行星上的水都蒸發殆?。獗仍縝澳P凸蘭頻慕峁砹聳諛甑氖奔?。這一發現并不會改變你的退休計劃,但可能意味著與地球類似的宜居系外行星要比科學家想象的普遍得多 。
人類正在通過釋放溫室氣體,例如二氧化碳加熱著腳下的行星 。但在此背后,一個更加緩慢、致命的加熱過程正在悄悄展開 。隨著時間流逝,太陽正在變得越來越亮、越來越熱 。實際上,正有越來越多的水蒸氣從地球表面進入大氣,在那里它們會捕獲來自行星的額外熱量 。這種源自水的溫室效應在人類停止燃燒化石燃料后依然將長期存在 。最終,地球的溫室效應將變得失去控制,行星上的所有水分都將被蒸發,并終結所有的生命 。
那么地球到底能夠挺多久?氣候建模者意見不一 。在之前的一項研究中 , 美國賓夕法尼亞州立大學行星科學家Ravi Kopparapu和同事用計算機模擬了地球如何對增強的太陽輻射作出響應 。研究人員發現 , 只需6%的太陽光便足以使溫室效應超速運轉,并蒸發地球表面的水分 。以當前太陽變亮的速度——每1億年增亮1%,地球將在6億到7億年后便會經歷這種“失控的溫室效應” 。在此之前,地球將遭受一些初步的影響 。研究人員預測 , 大約在1.5億年后,同溫層將加熱到足以使部分水蒸氣進入更高層的大氣,在那里,太陽輻射將其分解為分子并逃逸到太空 。在這種“潮濕的溫室”中,地球對于復雜的表面生命而言已經太熱了,但一些頑強的海洋生物和微生物則能夠繼續堅持下去 。
【地球并不會像科學家預測的那樣很快就死掉】然而科羅拉多大學博士生Eric Wolf卻認為不會這么快 。Kopparapu的模型是非常基本的,Wolf表示:它分析了在一個維度(海拔高度)中會發生什么 。其結果是,該模型排除了云層,并錯誤地假定一些氣候因素,例如濕度在地球上都是一樣的 。Wolf與同事Owen Brian Toon利用來自美國國家大氣研究中心的更逼真的三維氣候模型模擬了地球的未來 。Wolf說,他們的模型包括云層,和許多其他細節,例如濕度的地區差異等 。該模型還假設大氣中的二氧化碳水平始于500ppm(百萬分之一)——這比現今水平高出25%,并將無限期地保持下去 。
Wolf和Toon隨后使太陽加足馬力運轉起來 。在他們讓這顆恒星比現今明亮了15%之后,地球溫度上升了15到40攝氏度 。這很熱,但液態水依然存在 , 而海洋也并未汽化 。同時同溫層并未變熱,因此并未發生潮濕的溫室效應 。結果是,研究人員在1月出版的《地球物理學研究快報》上報告說 , 地球至少有15億年可以支撐生命 。Wolf指出 , 如果人類能夠堅持到那個時候,地球可能已經大部分不再適宜居住 , 但極地附近還有一些落腳之處 。與Kopparapu的模型相比,地球變暖要更慢一些,這是因為云層和一些干旱區域,例如沙漠——這正是單一維度研究所缺乏的——會將大量熱量反射回太空 。
而去年12月發表在《自然》雜志上的一項類似的三維氣候模型研究顯示,失控的溫室效應至少在10億年后才會發生 。主持該項研究的加拿大多倫多大學的天體物理學家Jérémy Leconte表示 , 他的研究團隊對于地球死亡的估計之所以比Wolf和Toon的結果早,部分緣于兩者對于模型中云層研究的差異 。
并未參與任何一項研究的賓夕法尼亞州立大學行星科學家James Kasting認為,這些三維模型揭示了地球有多長時間能夠支持生命 , 但它們依然可能低估了地球 。
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