地球海洋從酸性煉獄到生命搖籃的驚人轉變

地球是如何從一個充滿敵意的酸性海洋世界，轉變為孕育生命的搖籃？耶魯大學與新加坡南洋理工大學的科學家們開發了一項突破性的模型，來估算海洋酸度如何隨時間演變。這項新的理論模型建立在耶魯大學先前的研究基礎上，結合了廣泛的地質和大氣過程，提供了迄今為止最詳細的地球演化過程，解釋了地球如何變得適合生命存在。

這項研究是一項理論上的壯舉，填補了地表過程與地球深處過程之間的長期空白。耶魯大學藝術與科學學院地球與行星科學教授、該研究的共同作者Jun Korenaga表示，這項工作展示了迄今為止最全面的地球系統模型，用於估算地球歷史上海洋pH值的可能演變。

pH值，即氫離子濃度，衡量水中氫離子的濃度。較低的pH值意味著更高的酸度。pH值低於7的溶液被認為是酸性的。雖然現代海水的pH值約為8，但科學家們認為地球的古代海洋要酸性得多，這使得生命難以出現。

要理解生命的起源，瞭解地球何時以及如何開始擁有pH值更接近中性的海洋變得非常重要。該研究的第一作者、前耶魯大學研究生、現任新加坡南洋理工大學總統博士後研究員Meng Guo表示，但模擬海洋pH值的長期演化是一個眾所周知的難題，因為它涉及幾乎所有地球系統的組成部分：大氣、海洋、地殼和地幔。

例如，海洋pH值在很大程度上取決於大氣中的二氧化碳（CO₂），而二氧化碳的濃度又受到多種其他因素的影響。二氧化碳的濃度會因為與大陸、深海地殼的化學反應以及透過俯衝進入地球內部而降低。但當有火山活動時，大氣中的二氧化碳濃度會增加。

Korenaga和Guo在研究中仔細校準並設定了這些組成部分的運作引數，然後讓它們相互作用。研究人員參考了Korenaga團隊先前發表的一系列早期地球研究。Korenaga表示，我們現在能夠進行這種建模的主要原因是，我們對早期地球板塊構造的理解在過去幾年中有了大幅提升。這項工作集中在陸地地殼的演化和巖漿海洋的物理學上。

使用他們的新模型，Korenaga和Guo估計地球需要5億年才能中和海洋的酸度，使其足以支援生命。pH值更接近中性的水域可能更早存在，但規模不足以讓生命紮根。

研究人員表示，他們的發現不僅可以揭示早期地球的過程，還可以揭示這些過程在現代氣候中的作用。這項研究部分由NASA的天體生物學資助。