一直有人說 氣候變化 這是一種相對現代的現象，在很大程度上是由於向大氣中大量排放溫室氣體，例如 甲烷 自工業革命以來一直是人類的二氧化碳。 但是，如果我告訴您，自地球形成以來的數十億年中，還有其他氣候變化，您會怎麼想？
地球的大氣並不總是與今天相同。 它經歷了許多類型的合成。 什麼是氣候變化的歷史？
當甲烷調節天氣時
大約2.300億年前，奇怪的微生物為當時的“年輕”行星注入了新的生命。 關於藍細菌。 他們使地球充滿了空氣。 但是，據信在此之前很久，另一組單細胞生物就在這個星球上居住，並可能使它適合居住。 我們正在談論產甲烷菌。
產甲烷菌是單細胞生物，只能在以下條件下生存： 沒有氧氣，它們在新陳代謝過程中作為廢物合成了甲烷。 今天，我們只能在反芻動物的腸，沉積物底部以及地球上不存在氧氣的其他地方找到產甲烷菌。
甲烷分子
眾所周知，甲烷是一種溫室氣體， 保留的熱量是二氧化碳的23倍， 因此，有一個假設認為，在地球的前XNUMX億年中，甲烷是由甲烷生成的。 這些生物體合成的甲烷引起了溫室效應，並對整個星球的氣候產生了巨大影響。
如今，由於存在氧氣，甲烷僅在大氣中持續存在約10年。 但是，如果地球大氣層中缺少氧氣分子，則甲烷可能會持續大約10.000年。 那時的太陽光不如現在強，所以到達地球表面並因此使地球變暖的輻射量要少得多。 這就是為什麼要增加行星的溫度並創造一個宜居的環境， 需要甲烷來散發熱量。
原始氣氛的溫室效應
當地球大約在4.600億年前形成時，太陽發出的光度相當於今天的70％。 這就是為什麼在第一個冰河時代（大約2.300億年前）之前，大氣完全取決於溫室效應的原因。
氣候變化專家認為 在氨中 作為在原始大氣中保留熱量的溫室氣體，因為這是一種強大的溫室氣體。 但是，在沒有大氣氧的情況下，太陽發出的紫外線會迅速破壞氨，使甲烷成為當時的主要氣體。
對於大氣中熱量的貢獻和溫室效應，我們還添加了二氧化碳。 到時， 他的注意力低很多，這就是為什麼它不能成為溫室效應的原因。 二氧化碳僅通過火山自然排放到大氣中。
火山釋放出二氧化碳和氫氣
甲烷的作用和使地球冷卻的霧
甲烷在調節早期氣候中的作用始於大約3.500億年前，當時甲烷產生劑將海洋中的甲烷氣體作為廢物合成。 這種氣體將太陽的熱量捕獲在電磁頻譜的很大範圍內。 它也允許紫外線輻射通過，因此在現有二氧化碳中添加的這些因素中， 他們將地球保持在一個宜居的溫度。
產甲烷菌在更高的溫度下存活更好。 隨著溫度的升高，水循環和岩石侵蝕也增強了。 岩石的侵蝕過程從大氣中提取二氧化碳。 所以兩者 大氣中的甲烷濃度與CO2濃度相等。
大氣的化學作用導致甲烷分子聚合（形成連接在一起的甲烷分子鏈）並形成複雜的碳氫化合物。 這些碳氫化合物冷凝成高海拔的顆粒， 他們形成了橙色的薄霧。 這種有機塵云通過吸收入射太陽輻射的可見光並將其發射回太空來補償溫室效應。 這樣，它減少了到達行星表面的熱量，並有助於氣候的涼爽並減緩了甲烷的產生。
嗜熱產甲烷菌
嗜熱產甲烷菌是在相當高的溫度範圍內存活的產甲烷菌。 因此，當形成烴霧時，隨著全球溫度的降低和降低，嗜熱的產甲烷菌無法在這種條件下生存。 氣候變冷，嗜熱的產甲烷菌數量減少， 地球上的狀況發生了變化。
如果甲烷是甲烷，那麼大氣只能保持很高的甲烷濃度 會以與當前相當的速度生成。 但是，在我們的工業活動中，產甲烷菌產生的甲烷不如人類產生的甲烷多。
嗜熱產甲烷菌
產甲烷菌基本上以氫氣和二氧化碳為食，產生甲烷作為廢物。 其他一些由於有機物的厭氧降解而消耗乙酸鹽和各種其他化合物。 這就是為什麼今天的產甲烷菌 它們只在反芻動物的胃中壯成長，反芻動物是淹沒稻田和其他缺氧環境的淤泥。 但是由於原始大氣層缺乏氧氣，火山噴發的所有氫都儲存在海洋中並被產甲烷菌利用，因為它沒有可形成水的氧氣。
霧的“反溫室效應”
由於這種積極的反饋循環（更高的溫度，更多的產甲烷菌，更多的甲烷，更多的熱量，更高的溫度……），地球變得如此熾熱，只有嗜熱微生物才能適應這種新環境。 但是，正如我之前提到的，由碳氫化合物形成的霧會帶走入射的紫外線 使天氣涼爽。 這樣，甲烷的生產停止了，溫度和大氣成分將開始穩定。
如果我們將霧氣與 土星最大的衛星泰坦 我們看到它也具有與特徵性的橙色相同的橙色，對應於碳氫化合物顆粒的緻密層。 但是，那層碳氫化合物使泰坦的表面處於攝氏-179度。 這種大氣層比地球整個歷史時期都要冷。
如果地球的碳氫化合物云達到了土衛六的密度，它將偏轉足夠的陽光以抵消甲烷的強大溫室效應。 行星的整個表面將被凍結，從而殺死所有產甲烷菌。 土衛六與地球之間的區別在於土星的衛星既沒有二氧化碳也沒有水，因此甲烷很容易蒸發。
土衛六，土星的最大衛星
甲烷時代的終結
由甲烷形成的霧並沒有永遠持續下去。 自元古代以來已經發生了三種冰川，甲烷可以解釋它們發生的原因。
第一個冰川稱為休倫紀冰川 在冰河沉積物下發現的最古老的岩石下，有鈾礦和黃鐵礦的碎屑，這兩種礦物表明大氣中的氧氣含量非常低。 但是，在冰川層之上，觀察到帶紅色的砂岩，其中含有赤鐵礦。 富氧環境。 所有這些表明，當大氣中的氧氣含量開始暴漲時，休倫河發生了冰化作用。
在這個新的環境中，氧氣，產甲烷菌和其他厭氧性生物越來越豐富，這些生物曾經統治著這個星球，但現在逐漸消失或被限制在日益受限的棲息地中。 實際上，如果將氧氣含量保持在較低水平，則甲烷濃度將保持與今天相同或更高。
這解釋了為什麼在地球上，在元古代， 近1.500億年沒有冰川，即使太陽仍然很弱。 據推測，大氣中氧氣或溶解硫酸鹽的第二次升高，也會通過降低甲烷的保護作用而引發冰河時代的發作。
如您所見，地球的大氣並不總是像今天這樣。 它恰巧沒有氧氣（今天我們需要生存的一種分子），甲烷調節著氣候並主導了地球。 此外，在冰河時期之後，氧氣濃度一直增加到穩定並等於當前的氧氣濃度，而甲烷已減少到更受限制的位置。 當前，由於人類活動的排放，甲烷的濃度正在增加，並導致溫室效應和當前的氣候變化。