失控的温室气体效应如何破坏一个星球的可居住性——包括地球的可居住性

拓破天峙

一个类似地球的行星被失控的温室效应转变成类似金星的地狱景象。(图片鸣谢:Thibaut Roger/UNIGE)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：利用先进的计算机模拟，科学家们展示了失控的温室效应如何轻易地将一个可居住的星球迅速转变为一个不适合生命生存的地狱般的世界。

这项研究不仅对我们理解太阳系外的行星或“系外行星”有意义，而且它还提供了对人类驱动的地球气候危机的洞察力。

来自日内瓦大学(UNIGE)和CNRS实验室的天文学家团队看到，在行星气候转变的初始阶段之后，行星的大气、结构和云层覆盖范围发生了显著变化，以至于难以停止的失控效应开始出现。令人担忧的是，这一过程可能在地球上开始，只要太阳光度发生轻微变化，或者全球平均气温上升几十度。即使这些微小的变化也会导致我们的星球变得完全不适合居住。

因此，这项研究提供了一个严峻的气候变化警告。

“到目前为止，气候学中的其他关键研究只专注于失控前的温带状态或失控后的宜居状态，”CNRS科学家兼团队成员马丁·特贝特在一份声明中说。“这是第一次一个团队用3D全球气候模型研究转变本身，并检查气候和大气在这个过程中是如何演变的。”

严重的温室效应

在该团队的模拟中，失控的温室效应可以看到一个星球从一个温和的、像地球一样适宜居住的状态变成一个表面温度约为1800华氏度(1000摄氏度)的地狱般的状态。温度高到足以熔化铅。这些温度甚至比地球著名的地狱邻居金星表面的温度还要高。

这种失控的温室效应的原因是人们非常熟悉的:水蒸气——一种主要的温室气体。尽管当谈到地球上的气候变化时，水蒸气可能不是我们想到的第一种温室气体，但像二氧化碳和甲烷等更熟悉的温室气体一样，水蒸气阻止了行星表面吸收的太阳辐射逃逸回太空。这就像一张热毯一样把热量困在了世界各地。科学家称之为温室效应。

在小剂量下，温室效应是有用的；例如，它阻止地球呈现低于水的冰点的温度。但是过多的温室效应导致的变暖会迫使海洋蒸发，向大气中释放大量的水蒸气。正如你所想象的，这会导致更多的温室效应。这就像一个反馈回路。啊哈，“失控”的温室气体效应。

金星实际上提供了一个鲜明的例子，说明当失控的温室效应突然发生时会发生什么。

研究负责人、前日内瓦大学天文系科学家Guillaume Chaverot说:“这个数量的水蒸气有一个临界阈值，超过这个阈值，地球就不能再冷却了。”从那里，一切都被带走，直到海洋最终完全蒸发，温度达到几百度。"

预警云

团队模拟得出的最重要和最令人惊讶的方面之一是一种奇怪的云模式的发展。这种模式不仅增加了失控的温室效应，而且使其不可逆转。

“从过渡开始，我们可以观察到一些非常密集的云在高层大气中发展，”Chaverot说。“实际上，后者不再显示地球大气层的逆温特征，而是将其分为两个主要层:对流层和平流层。大气层的结构发生了深刻的变化。”

至于这对我们意味着什么，根据手头的模拟结果，研究小组计算出，只要太阳辐射增加一点点，地球温度上升几十度，就会引发世界末日般的失控效应。如果这种情况发生，地球最终会变得像它的邻居金星现在一样对生命充满敌意。

这一消息传出之际，各国正试图限制人为温室气体排放，以在2050年前将地球整体变暖幅度控制在1.5摄氏度以内，这表明这一努力有多么重要。

该小组还不确定仅仅是温室气体的释放对失控过程的影响，也不确定在同样的温度下，这一过程是否真的会“消失”。他们还没有发现太阳亮度的增加是否会继续推动这一过程。

“假设这种失控的过程将在地球上开始，海洋表面仅10米的蒸发将导致地面大气压力增加1巴，”查维罗特说。在短短的几百年内，我们将达到超过500摄氏度的地面温度。后来，我们甚至会达到273巴的表面压力和超过1500摄氏度，那时所有的海洋将最终完全蒸发。"

这项研究也非常重要，因为人类越来越擅长发现和研究其他恒星周围的行星，这一科学学科最终将引导我们寻找太阳系外的生命。

“通过研究其他星球的气候，我们最强烈的动机之一是确定它们拥有生命的潜力，”小组成员兼日内瓦大学宇宙生命中心(LUC)主任梅琳·博尔蒙特说。“经过之前的研究，我们已经怀疑水蒸气阈值的存在，但这种云模式的出现是一个真正的惊喜！”

该小组的研究发表在12月18日的《天文学和天体物理学》杂志上。