據外媒報道，大氣中非常高的二氧化碳水平可以解釋30至40億年前仍年輕的地球上的高溫。當時，我們的太陽的光照強度只有現在的70%到80%。然而年輕地球上的氣候顯然是相當溫暖的，因為幾乎沒有任何冰川。這種現象被稱為“年輕弱小太陽悖論”。
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如果沒有有效的溫室氣體，年輕的地球就會凍成一坨冰。究竟是二氧化碳、甲烷還是一種完全不同的溫室氣體加熱了地球，這在科學家中引起了爭議。
由科隆大學的Daniel Herwartz博士、哥廷根大學的Andreas Pack教授和奧胡斯大學（丹麥）的Thorsten Nagel教授展開的新研究現在表明，高二氧化碳水平是一個合理的解釋。這還將解決另一個地球科學問題：海洋溫度顯然太高。這項研究現在已經發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上。
地球科學中一個備受爭議的問題涉及早期海洋的溫度。有證據表明它們非常熱。對非常古老的石灰岩或硅質岩石上的氧同位素的測量表明海水溫度高於70°C，這些岩石可以作為地溫計使用。只有當海水改變了它的氧同位素組成，更低的溫度才有可能。然而這長期以來被認為是不可能的。
新研究的模型顯示，大氣中的高二氧化碳水平可能能提供一種解釋，因為它們還會引起海洋成分的變化。“因此，高二氧化碳水平將同時解釋兩種現象：第一，地球上的溫暖氣候，第二，為什麼地溫計會出現熱海水，”科隆大學的Daniel Herwartz說道，“考慮到海水不同的氧同位素比率，我們將到達接近40°C的溫度。”
可以想象的是，大氣中也有大量的甲烷。但這不會對海洋的組成產生任何影響。因此，它不能解釋為什麼氧氣地溫計顯示的溫度太高。“這兩種現象只能用高水平的二氧化碳來解釋，”Herwartz補充道。研究人員估計，二氧化碳的總量約為一巴。這就好比今天的整個大氣層都是由二氧化碳組成。
“今天，二氧化碳只是大氣中的一種微量氣體。與此相比，一巴聽起來是一個荒謬的數量。然而，看看我們的姐妹行星金星，其大約90巴的二氧化碳，就可以把事情看清楚了，”哥廷根大學的Andreas Pack表示。
在地球上，二氧化碳最終被從大氣和海洋中移除並以煤炭、石油、天然氣和黑頁岩以及石灰岩的形式儲存起來。這些碳庫主要分佈在大陸上。然而年輕的地球基本上被海洋覆蓋，幾乎沒有任何大陸，所以碳的儲存能力是有限的。
“這也解釋了從今天的角度來看，年輕地球的二氧化碳含量巨大，”奧胡斯大學的Thorsten Nagel指出，“畢竟，大約30億年前，板塊構造和可以長期儲存碳的陸塊的發展剛剛提速。”
對於碳循環，板塊構造的出現改變了一切。有山脈的大塊陸地提供了更快的硅酸鹽風化，進而將二氧化碳轉化為石灰石。此外，隨着海洋板塊的俯衝，碳被有效地困在地球的地幔中。板塊構造因此導致大氣中的二氧化碳含量急劇下降。反覆出現的冰期表明，地球上變得明顯更冷。
“早先的研究已經表明，古代玄武岩中的石灰石含量表明大氣中的二氧化碳含量急劇下降。這跟同一時期氧氣同位素的增加很吻合。一切都表明，大氣中的二氧化碳含量在板塊構造開始后迅速下降，”Daniel Herwartz總結道。不過在這裡，“迅速”指的是幾億年。