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太阳超级耀斑是否引发了地球大气中最初的地球化学变化?根据美国宇航局科学家23日在《自然地球科学》在线发表的一项研究,年轻时太阳的活动可能有助于为地球早期生命提供必要的成分和气候。
氮是地球上生命的重要组成部分,但在地球早期,氮可能只以氮的形式存在于地球大气中,它是一种惰性物质,很少参与化学反应。氮分子在大气中的分解是一个高能耗的过程,但只有这样,生物才能更好地利用重组的氮元素。
这一次,位于美国马里兰州戈达德空飞行中心的弗拉基米尔·艾帕(Vladimir Aypar)和他的研究团队通过天文望远镜观察到了恒星风暴(类似太阳的年轻恒星大规模喷射出高能粒子),并推测类似的恒星风暴可能在太阳早期经常向地球喷射高能粒子。这些被称为超级耀斑的太阳风暴在早期引发了地球大气层的化学变化。研究人员估计,当时带电粒子云以非常高的频率撞击地球,每天多次。对超级耀斑与地球之间相互作用的数值模拟表明,超级耀斑干扰地球磁场,在地球两极产生大量地磁间隙,从而允许高能粒子穿过大气层。
研究人员后来发现,高能太阳粒子和地球的大气成分,包括氮分子,可以相互作用产生一氧化二氮和氰化氢。氰化氢可以为构建生物分子如氨基酸提供氮源。一氧化二氮,一种强烈的温室气体,可能帮助地球表面温度上升到一个能支持液态水和生命的水平。当这一切发生时,尽管太阳有许多风暴,但它比现在暗了30%。
在一篇相关的新闻和观点文章中,美国康奈尔大学的拉姆西斯·拉米雷斯(Ramses Ramirez)写道,论文中提出的过程也可能对火星的早期环境产生影响,对于围绕其他年轻恒星的类地行星来说,这个过程对它们的气候和生命的存在也有类似的重要影响。