地球海洋歷經五億年才適宜生命生存

現代海洋的pH值約為8.1，呈現微鹼性。然而，大氣中二氧化碳的增加正在改變這一數值，這一過程被稱為海洋酸化。儘管如此，pH值預計仍將保持在7以上的中性範圍，這對某些殼類生物來說已經是個壞訊息。然而，真正酸性的海洋，即使是稍微酸性，也被認為與生命不相容，因為它會阻礙有機分子的形成。

許多科學家認為，早期地球的條件可能導致海洋呈現酸性，直到板塊構造運動驅動的過程改變了海洋的化學性質。研究的第一作者、前耶魯大學的郭夢博士在一份宣告中表示：「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。」

郭夢與Korenaga教授估計了這些過程所需的時間，以達到適合生命的條件。如果他們的估計正確，地球的海洋在其最初的五億年內對任何生命形式來說都是不適宜生存的。在半封閉的海灣中可能存在pH值較低的區域，這些區域與全球海洋的交換較少，但範圍有限。

這一發現引發了一個悖論，因為地球的年齡為45.4億年，而分子鐘將最早的生命形式定在42億年前，即在郭夢和Korenaga認為海洋能夠支援生命之前。這有幾種可能的解釋。新的估計可能是錯誤的——這在首次嘗試中並不罕見——而且分子鐘的有效性在缺乏化石證據進行校準的情況下也受到質疑。此外，這也可能是回答生命是否始於海底熱液噴口或島嶼池塘的關鍵。

郭夢表示：「模擬海洋pH值的長期演化是一個眾所周知的難題，因為它涉及地球系統的幾乎所有組成部分：大氣、海洋、地殼和地函。」Korenaga稱這項工作為「一項理論上的壯舉」，但這些挑戰也留下了很大的誤差空間。

事實上，作者們承認，根據某些估計，地球的海洋從一開始就是鹼性的。從那個時期儲存下來的少數岩石大多無法記錄它們形成時的pH值。

透過模擬海底矽酸鹽和早期原大陸的風化速率，以及海洋從大氣中捕獲二氧化碳的過程，郭夢和Korenaga估計初始pH值約為5，並在40億年前達到中性。儘管從我們的標準來看，這一轉變發生在一個漫長的時期內，但與海洋後續的穩定性相比，這一轉變是迅速的。作者們認為，海洋最初非常熱且富含鎂，這加速了岩石的風化，從而產生鹼性產物或鎖住酸性的二氧化碳。

Korenaga表示：「我認為我們現在能夠進行這項模擬的主要原因是，我們對早期地球板塊構造的理解在過去幾年中有了顯著的提升。」這項工作主要集中在陸地地殼的演化和巖漿海洋的物理學上，這些都早於水體海洋的形成。

這項研究對於在其他星球上尋找生命（儘管不一定是智慧生命）來說是個好訊息。支援外星生命存在的最有力論點之一是，生命在地球上幾乎在條件允許的情況下就出現了，這表明跨越生命的門檻並不高。如果郭夢和Korenaga是正確的，那麼這一門檻比我們想像的還要低，因為過度的酸性在條件剛好適宜之前一直阻礙著生命的出現。

這項研究發表在《自然地球科學》期刊上。