[揽瓜阁精读] 122.faint young sun paradox

zzz1.

P1 我们的兴趣在二氧化碳在地球进化中的地位，火星和金星的根源在另一个宇宙论的困惑与地球的起源相关——虚弱的年轻太阳悖论
P2 这个悖论因为CS和GHM在15年前指出而产生，当一个人意识到如果地球最早的大气层和现在的一样，一个虚弱的太阳可能会造成20亿年前地球是冰封的。但是地球并没有冷冻。事实上，自从有地理记录开始，有从沉淀石头发现的证据显示地球至少在38亿年前有流动的海洋。更进一步，至少在35亿年前就有生命存在了，这证明了在那段时间地球表面从来没有完全冰冻。（水会在0-374摄氏度之间保持流动性，它会沸腾和蒸发在100摄氏度当在海平面时，但是如果大气压上升，它在更高的温度也会保持流动性。）
P3 S和M意识到这个悖论不会存在，如果假设地球的大气层随着时间发生了变化。举例：如果这个年轻的行星比现在有更少的云朵，更少的直射地球的太阳光会被反射回太空，这个行星会相对来说更温暖。30%的太阳光直射上层大气层后会被反射回太空，大部分是因为云朵的阻碍。一个寒冷的地球可能会有更少的云朵，但是地质记录显示早期地球比现在更温暖。地球的部分地方现在有冰川覆盖，但是没有记录显示在27亿年前有相似的冰川存在。
P4 一种更有可能的解释是温室效应在过去更显著。S和M提出NH3（一种有效的红外线吸收器）可能提高了温度，如果大气中每百万分子中含有100个NH3的话。随后的研究显示，但是太阳光会很快把氨转化成非温室气体的氮和氢，除非来自地表的太阳光被持续补给给大气层。
P4其他调查聚焦在二氧化碳上，太阳光没能很容易地分解二氧化碳。二氧化碳现在过多了，现在地球储存在carbonate石头的二氧化碳含量，如果释放到大气中，会产生60bar的压力。如果只是最初在空气中储存的一些十分位压力的二氧化碳，它额外的温室警告会被减少的太阳光线补偿。
P5 这种概念，关于更高的二氧化碳含量会保护早期的地球过快冰冻，导致一个相关概念的产生（如果二氧化碳含量以一个可以精确抵消太阳光增加的速率下降，这种下降可能会导致地表温度保持在一个合理的范围之内）。一个调查员MHH承担起计算这种补偿速率的工作。
P6 H努力找出了一种方法，气体的水平大于随着时间对数下降，但是他最有趣的发现是很少最终成功算出来。换句话说，如果这种气体构成会在任何时间以一个不同于他先前方法的速率改变，这个行星难有生命存活。如果二氧化碳水平下降的过慢，地球会变成一个温室，如果他下降的过快，海洋会结冰。
P7 H做了相同的计算给一些情况，即在地球和太阳之间的距离会有微小变化时。他发现如果地球以5%更接近太阳的方式形成，大气会变得很热以至于海水会蒸发，一种这状况被认为是逃跑的温室。相反地，这颗行星会遇到逃跑的冰河作用，如果他以1%更远离太阳的方式形成。只有在差不多狭窄的0.95-1.01的轨道范围可以防止一个或者其他的这种气候灾害。
P8 H的结论很让人不安，因为他们建议地球应该打败奇特的机率来阻止重演火星和进行的命运。仅在过去几年就有研究者发现他假设中的错误。一个由JCGW和PBH发明的，加上我们中一人建议的二氧化碳集中量万幸不会上升的数学模型。宁愿，二氧化碳很有可能会浮动因为地表温度在改变。当温度上升，空气中的二氧化碳水平下降，给地表降温；当地表温度低，大量的空气中的二氧化碳产生并且温暖了地表。这种负相关循环的存在意味着地球很有可能从来不会面临H假设的这种经历温室效应溢出或冰川作用溢出的危险。

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第一段：sun dimmer than today
第二段：讲悖论：如果earth早期atmosphere和现在一样，weak sun 会导致地球被冰覆盖，然而并没有。早期地球有liquid ocean、有life.
第三段：反驳悖论，early was warmmer
第四段：另一个反驳，NH3会使气温变热。但研究表明，sun 会使没有greenhouse，除非地球表面再有NH3.
第五段：另一个解释，CO2，如果co2增加，greenhouse warming 将会用来补偿缺少的阳光.
第六段：假设： co2减少at a rate可以使地球温度保持在合理范围内。
第七段：co2减少太慢，地球会成hothouse，co2减少太快，地球会frozen.
第八段：地球和太阳的距离只有在一个范围内才可以避免气候灾难.
第九段：反驳Hart（CG B）：co2的波动是对地球表面温度作出的反应。（温度升，co2降，surface cooling）

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lulululuyee

122. Faint young sun paradox
        文章主旨：解释faint young sun paradox出现的原因
        P1-2: 介绍什么是faint young sun paradox，46亿年前太阳比现在要昏暗25-30%，那么如果早期地球的大气层跟现在一样厚，意味着地球直到20亿年前都应该是冰封的状态，但事实不是这样的，至少38亿年前地球就有海洋了，至少35亿年前地球上就有生命了，证明了当时地球肯定不是完全冰封的
        P3: 学者S和M提出了一种可能性，地球的大气层可能是随时间变化的，大气厚就有更多的光被反射回去，从而地球温度就会更低，但是也不是这样，早期的地球甚至比现在更暖和，很多现在被冰川覆盖的地方27亿年前是没有冰川的
        P4: 又提出了一种可能性，过去的温室效应比现在更明显（所以早期地球更暖和），学者S和M说NH3作为一种温室气体，会使得气温提升，但是研究发现光照会很快把NH3变成非温室气体 – 氮气和氢气，除非地表不断向大气中传递NH3
        P5: 又把可能性转移到二氧化碳上，地球上的二氧化碳非常充足，只要大气里二氧化碳含量提高一点，就可以抵消光照减少对温度的影响
        P6: 基于P5的这种假说衍生了一个相关想法，如果二氧化碳含量随着光照变多而等比例减少，那地球温度就会一直保持在一个合理的范围内；此时学者Hart着手开始计算这个速率
        P7: Hart的确发现二氧化碳含量跟时间呈对数变化关系，不过他最有趣的发现是他的计算很少有成功的，只要速率有一点变化，地球就会变得无法支撑生命存活（下降太慢，地球变成火炉，下降太快，地球冰封）
        P8: Hart还做了类似的地球和太阳之间距离变化的计算，也是微小的变化会产生很明显的影响
        P9: Hart的结论很令人担忧，因为这意味着地球变成适宜人类生活的现状需要击败非常多不利的可能性；不过最近几年的研究发现Hart的假说的漏洞，J和P的模型说明二氧化碳含量不是偶然增加的，而是随着温度的变化而波动（negative-feedback loop），地球可能从来没有经历过Hart提到的温室或者冰封的危险