早期地球是如何变得温暖和宜居的

科学家透露，我们的星球可能在超古代保持温暖，当时太阳比今天暗得多，因为复杂的全球变暖气体，就像现在笼罩土星卫星泰坦的气体一样。

这些新发现也可能揭示地球上生命的构建块是如何形成的。

模型显示，太阳年轻时的亮度只有现在的70%。然而，在地球历史的前20亿年左右，地球表面足够温暖，冰川不会形成，早期生命也会出现。

包括卡尔·萨根在内的科学家们提出了许多可能的解决方案来解决这一明显的“微弱的太阳悖论”。这些方案通常涉及含有温室气体的大气层，这些气体会锁住热量，使地球隔热，其威力远远超过今天帮助地球保持温暖的二氧化碳和水蒸气。

然而，这些想法有各种各样的缺点，例如紫外线会迅速破坏温室气体氨，使其变得无关紧要，而氮甲烷混合物似乎阻止了足够的可见光显著加热地球。

现在，研究人员提出，如果很大一部分有机颗粒聚集在一起形成更大、更复杂的结构，那么与目前在泰坦上看到的类似的氮和碳负载有机化合物的雾状物可能已经完成了这项工作。最小的球形粒子会与短波紫外线相互作用，而由较小粒子组成的更大、蓬松的结构会影响更长的可见光波长。

这种排列的最终结果，被称为分形尺寸分布，将是一种不透明的气溶胶雾，足以阻挡短波紫外线辐射，而短波紫外线辐射会阻碍或阻止生命的产生。同时，事实证明，它在更长、可见的波长下足够透明，可以让大气层保持温暖，让地球保持湿润，让生命出现。

科罗拉多大学博尔德分校的大气科学家、研究员埃里克·沃尔夫说：“形状复杂的分子能产生如此大的影响，这令人惊讶。”

较小的颗粒通过屏蔽紫外线，最终也会保护氨，氨可以作为潜在的温室气体。有趣的是，氨也可能在增加生命起源的原始汤中发挥重要作用。近60年前的实验表明，当氨和甲烷暴露在电火花中时，氨基酸和其他生命组成部分可能会形成。

Wolf说：“这个想法失宠了，因为氨在紫外线的存在下是不稳定的，在过去的15到20年里，天体生物学家一直在更多地研究水热喷口系统，以创造复杂的有机化合物，从而创造生命。”“我们的模型允许sammonia的存在，这本可以让有趣的有机化学在大气中发生。”

普林斯顿大学的行星科学家Christopher Chyba没有参与这项研究，他说：“大气中氨帮助解决微弱的年轻太阳悖论的想法可以追溯到近40年前，这项研究表明这仍然是一个可行的想法。”“直到2010年，我们才对有机雾霾的性质进行了仔细的建模，这一事实有点发人深省，这提醒我们，如果我们认为现在已经掌握了这一理论，那么就需要谦虚一点。我们可能还有其他一些理论上的惊喜。”

一个可以帮助解释早期地球表面被海洋覆盖的微弱年轻现象的温度模型

Chyba指出：“从大的角度来看，这提醒我们行星探索的价值，因为更好地了解泰坦及其雾霾可能有助于为早期地球提供一个模型。”

Wolf和他的同事Brian Toon在6月4日的《科学》杂志上详细介绍了他们的发现。