[摘要]微生物创造宜居地球（微生物创造宜居地球的过程），关于《微生物创造宜居地球（微生物创造宜居地球的过程）》的内容介绍。火星变地球，解锁地球宜居之谜是关键 受探测技术手段的限制，“深地”仍是一个巨大的谜团。一切对于矿产能源的技术应...
微生物创造宜居地球（微生物创造宜居地球的过程），关于《微生物创造宜居地球（微生物创造宜居地球的过程）》的内容介绍。
火星变地球，解锁地球宜居之谜是关键 受探测技术手段的限制，“深地”仍是一个巨大的谜团。一切对于矿产能源的技术应用，仅限于地壳一层。一个更形象地比喻是:如果把地球比作一个...
火星变地球，解锁地球宜居之谜是关键
受探测技术手段的限制，“深地”仍是一个巨大的谜团。一切对于矿产能源的技术应用，仅限于地壳一层。一个更形象地比喻是:如果把地球比作一个鸡蛋的话，万米深钻连鸡蛋皮都没钻破!
“天问一号”探测器正在奔向火星的路上。人们对这一壮举充满期盼——迈向火星，人类将努力把它改造为宜居家园。
天文学家认为，行星的宜居性取决于它与恒星之间的距离。
但金星、火星和地球同样位于太阳系宜居带，为什么只有地球生机勃勃?
地球科学家认为，地球成为太阳系唯一有生命的星球，原因在于它的“内秀”。
挺进“深地”，探究地球演变机理，找到宜居的秘密，才能将地外行星收入囊中。
“深地”时常空降惊喜:
一座巴西火山喷发，“吐出”成堆钻石，研究发现，钻石来自地幔;
一块地球同时期的陨石“露富”，有研究预测，地核中存储了超过全球储量99%的黄金;
……
相比宝藏，更令科学家心醉的是地球内部有它宜居的秘密，这将成为征服宇宙的起点。
随着 科技 实力的大幅跃升，探秘地心的计划正在变成事实。各国雄心勃勃，世界主要大国均对“深地”探测与地球宜居性的研究给予高度重视。
中国的地球科学家们也正在推进“深地”科学研究，他们通过对地幔、地幔过渡带、核幔边界甚至更深的地核研究，来深度解析地球，研究地球如何通过几十亿年的演变变得宜居。他们认为，只有懂得地球内部发生了什么，才能在地外空间寻找到宜居星球。
一半是“火焰”一半是“海水”，地球是个“双子座”
明丽的蓝铯，不慌不忙地旋转……宇航员眼里，地球宁静瑰丽;
沉稳山峦、斑斓静秋、广袤大地、无垠大海……地表居住者眼里，地球固若金汤、沉稳矫健;
俯冲、跳变、喷薄、粘滞……在深地研究者眼里，地球简直是名“跑酷”选手，它的运动形态不仅多样，还极具变化。
哪个是最真实的地球?地球其实是个“双子座”，表面的沉稳是“假象”。
“它的动是与生俱来的。”中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所所长徐义刚研究员说，地球自形成之始经过数十亿年的演化，逐渐从相对均一、炽热的行星演变成具有良好层圈结构、生机勃勃的宜居星球，其根源在于拥有活跃的地球内部。
“地球如果不动，它就死掉了。”中国科学院大学地球与行星科学学院教授李忠海说得更直接。
地球的动，带来了活力，带来了四季分明，但地球的动远不止带来了“风、花、雪、月”，在地表之下，地幔、地核的运动才是地球生机盎然的源泉。
最初的地球、火星、金星十分相似，到了40亿年—35亿年前它们开始分道扬镳:
金星发生了失控的温室效应，它的表面温度高达470摄氏度;
火星发生了失控的冰室效应，表面平均温度零下55摄氏度，大气密度相当于地球的1%;
而地球，最终拥有了充足的含氧大气，和生物接受范围内的相对恒定的表面温度。
地球发生了哪些变化?徐义刚举了个例子，在大约二三千万年前，地球大气中二氧化碳的浓度从2000ppm下降到500ppm(人类在二氧化碳浓度为1000ppm时开始感觉困倦)。
“在现有的知识体系下，温室气体的大量减少本应导致全球温度的下降，但事实上那时全球的温度基本没有发生变化。”徐义刚说。
“自相矛盾”的现象接二连三地出现。例如，现在普遍认为地球上的氧气是由海洋微生物释放而来，但从30亿年前海洋中已经有蓝细菌和产氧的光合作用，而大约25亿年前地球大气才开始出现可观的氧气。
“地球表层系统的研究已经非常深入，但难以回答多个矛盾事实出现的原因。”徐义刚说，“探究未解之谜，我们不能忽略地球深部是一个巨大的生命元素储库!”
储存、运转、释放、运转、再储存。地球内部在“跑酷”!跟着一起的，还有各种生命重要元素发生着流转。或许，上述没有带走热量的二氧化碳转向了地球内部，而地球本身的反应维系了整个温度的平衡。
“‘深地’与浅表的联动机制正成为新的学科制高点，各国竞相布局，均在争取率先突破”
学术界开始意识到，地球内部碳、氢、氧、氮等生命元素的动力学过程，深刻参与了整个地球生命的循环。
“‘深地’与浅表的联动机制正成为新的学科制高点，各国竞相布局，均在争取率先突破。”徐义刚说。
2016年，美国地球物理联合会和美国地质学会联合发表的《21世纪的大地构造:一个宜居行星的动力学》白皮书中指出，“深地”过程及其与生物圈和大气圈的相互作用在维持地球宜居性方面发挥了极其重要的作用。
美国Sloan基金会和英国自然环境研究理事会也先后启动了“深部碳观测”全球重大研究计划和“挥发份、地球动力学和固体地球控制宜居地球”重大研究计划。
全球起跑，中国也不甘落后——
2009年，国土资源部组织实施的《地球深部探测技术与实验研究专项》正式启动，标志着我国地球深部探测的“入地”计划拉开序幕;
2016年， 科技 部启动国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项，从资源勘探的角度提出深地 探索 目标，并在完成过程中发展了移动平台地球物理探测技术装备等;
不久前，在中国科学院与国家自然科学基金委联合开展的“中国学科及前沿领域发展战略研究(2021—2035)”框架下，“深地科学前沿科学发展问题战略研究”(2021—2035)获批立项，研究将促进地球科学与生物、大气、行星学等多学科的深度融合，启迪创新科学思想，孕育新的学科生长点，推动我国固体地球科学从跟踪前沿向开拓前沿的跨越式发展。
此外， 科技 创新2030国家深地探测重大专项、国家自然科学基金委深地重大研究计划也正在积极部署和组织相关论证工作。
除了钻孔，科学家还有很多间接方法推算地球运动规律和物质循环路径
英国科幻小说家阿瑟·克拉克在他的短篇作品《地心烈焰》中，描述了一种生活在“深地”的智慧生物，它们是压缩态的高密度生命，可以在白热的岩石间穿行。
儒勒·凡尔纳的《地心游记》更是把地心世界描绘地栩栩如生、惊心动魄，并刻画了一条现实中并不存在的直达地心的通道。
走向“深地”，小说家发挥想象，想尽各种遁地方案。现实中，和深海探测以及深空探测不同，研究者们无法通过潜艇或者飞船触达，又该如何研究?
我国科学家们曾提出大胆设想:在中国钻若干口超过万米的特深钻孔。这将使我国的地球科学研究水平提升至国际先进水平。
除此之外，科学家们还有很多间接的方法推算出地球的运动规律和物质循环路径。
“地球要运动，谁推着它?”李忠海说，如果它内部没有一点密度差异，不存在“东重西轻”或“头重脚轻”的情况，那它是不会动的。
地球内部的运动就像有千万个“跷跷板”。这些“跷跷板”的不平衡给地球动力，而跷跷板的动力是因为地球内部各圈层之间特性不同、均匀性不同、万有引力不同。
李忠海解释说，如果地球流变强度非常强(“跷跷板”锈住了)，转动的应力导致变形很慢，那么地表的板块运动基本上不动，没有新陈代谢，某种意义上说也可以理解为“死”了。
如果流变强度非常弱，地球像个“散黄蛋”，那意味着地球在固定的驱动力下变形非常快，俯冲板块呼呼地从地表下去，下地幔也很快跑上来，这样的地球可能也不会变成现在宜居的状态。
自上而下的岩石圈板片俯冲和自下而上的地幔柱运动贯穿和影响着整个地幔的各个圈层，这些运动之间的平衡和规律值得探究。
“峨眉山、夏威夷、冰岛……都是公认的大地幔柱，它们很像从地幔延伸出来的‘直梯’，它们曾经或者正在进行的喷发，会把‘深地’的信息带上来。”南京大学教授李高军表示，人们通过对这些地区的岩石的采集分析，能够对深部圈层相互作用的构造过程和动力学机制有所认识。此外，人们还利用地震波的探测，来“倾听”来自地下的“动静”。
“最佳论文”引争议，了解“深地”需要更多探测手段
“做地球研究太复杂了，各个层圈都要涉及。目前掌握的方法和手段仍旧很有限。”徐义刚说，走进“深地”迫切需要技术创新。
我国科学家在这个领域取得了较领先的进展。例如金属稳定同位素示踪的方法，让追踪地球深部“跑动”痕迹逐步可视化。
“我国科学家率先开创镁—锌同位素示踪技术。”中国科学院院士、中国地质大学(北京)教授李曙光说，由于发现海底沉积的碳酸盐岩与地幔岩石存在着巨大的镁同位素差异，2012年，团队率先提出利用镁同位素揭示地球深部储存的沉积碳酸盐岩。
2017年，利用镁同位素示踪技术，李曙光团队发现中国东部上地幔是一巨大的再循环碳库。
“我们发现了我国东部地区出现了镁同位素异常现象，异常区域恰好与地震层析成像所揭示的西太平洋板块向中国东部大陆下俯冲，在地幔过渡带滞留的俯冲板片分布区完全重合。”李曙光说。
轻镁(一种异常的镁元素形态，与碳结合能形成碳酸镁等物质)“高亮”指示出的一块地幔犹如拼图，正好与更深层的地幔俯冲边缘围构成的范围吻合。
正所谓“雁过留痕”。团队推测二氧化碳会溶解于海水，并以碳酸盐形式沉积于海底，板块的俯冲把海底的沉积碳酸盐带入进入地幔。
如果这是一种模式，那么，将为“原始地球大气的大量CO2去哪儿了”“地球走向宜居的减碳和增氧是怎么做到的”等问题给出线索，并可能由此找到改造火星大气的方法。
更现实的意义在于，“我们提出监测中国东部休眠火山(如长白山，五大连池等)和郯庐断裂带的现代二氧化碳排放量。”李曙光说，碳储库在底下，一旦火山爆发将释放大量的二氧化碳，将对温室气体含量和气候产生较大影响。
相关研究发表在《国家科学评论》(National Science Review)上，并获得了该期刊评选的2019年度最佳论文奖。
这一论文随后却受到来自学界的挑战，有人认为可能是“扩散”的结果，也有人认为可能是原有尖晶石(主要成分为镁铝氧化物)再结晶的结果。
科学 探索 总是在争论中越辩越明。“我们欢迎这样的讨论，推动更进一步的研究。”李曙光说，近期团队又补做了很多实验，例如通过锌的示踪发现，如果是“扩散说”，那么锌镁应该同步扩散，但研究显示并非如此。
受探测技术手段的限制，如果人类对深空、深海略知一二的话，那么“深地”仍是一个巨大的谜团。一切对于矿产能源的技术应用，仅限于地壳一层。一个更形象地比喻是:如果把地球比作一个鸡蛋的话，万米深钻连鸡蛋皮都没钻破!
学者们也在逐步 探索 用模拟的手段替代“亲临深地”的研究。
就在不久前，一个更让人惊奇的研究发表。北京高压科学研究中心的科学家通过高压化学研究发现，在180万米的地下，会发生与地表完全“逆向”的化学反应。当人类拼命在地表寻找制备氢气的方法时，地下180万米的环境，却能够让水主动释放氢气，留下的氧负离子则进一步氧化氧化物(例如使氧化铁变成过氧化铁)。
“需要更强的技术创新，给地球科学家得心应手的手段。”徐义刚呼吁，对深地过程与地球宜居性的研究给予高度重视，通过多学科的深度融合，启迪创新科学思想，孕育新的学科生长点，在“深地”领域凝聚我国的核心科学研究力量，为国家“深地”和“深空”战略提供重要科学支撑。
一项有争议的研究认为我们应该用微生物故意感染火星
一个研究小组就我们对于微生物在太空特别是火星上传播的认识提出理论性转变。研究小组认为太空污染是不可避免的，未来的火星殖民者应该用微生物去重塑这颗“红铯星球”。一些学者则认为这个建议为 时尚 早。
在欧洲微生物联合会关于微生物生态学的的一篇论文中，佛罗里达诺瓦东南大学的微生物学家约瑟洛佩斯以及里约热内卢联邦大学的同事W.雷切尔.佩肖托和亚历山大罗塞多对当前的太空 探索 和行星保护政策背后的理论提出了较大的修正，以使它们适合微生物在太空传播。
比起担心污染外太空天体这些美国宇航局和其他太空机构会特别注意避免的事，洛佩兹和他的合著者认为我们更应该故意把微生物传入外太空，而微生物的传播应该作为定居策略的一部分来改变火星上的气候。研究人员提出的一个关键论点是防止污染是几乎不可能的，正如作者在研究中所说的一样。
‘微生物的引入不应被认为是偶然，而是必然的。’像这样的政策变化会在这一事件上与传统的想法形成明显的对比。我们与一些专家交谈时专家说目前为防止我们污染另一个星球的协议很可能在我们的领域发挥着很好的作用，我们还不能如此轻易的放弃它们。另外，专家说在我们开始这种不可逆的事情前仍需要在火星和其他地方做大量的科学工作。
当前，大型科学会就防止火星等行星受到微生物污染等达成了共识。NASA，ESA（欧洲航天局）以及其他太空机构在发射飞行器到邻近天体目标前都会进行全方位且昂贵的消毒。
行星保护（PP）理论可以追溯到上世纪五十年代后期以及附属于国际科学协会理事会的空间研究委员会（COSPAR）的建立。COSPAR除老其他事务外还制定了旨在保护太空免受微生物侵害的建议与协议。与此相关的，已由100多个国家签署的《联合国外层空间条约》明确指出：条约缔约国应该研究月球和其他天体在内的外层空间并进行 探索 ，以避免其有害污染和由于引入外星物质而对地球产生的颠覆性改变。必要时，还应当为此采取适当的措施。如果条约缔约国有理由认为其或其国民计划在包括月球和其他天体的外层空间，且这会对其他缔约国的和平 探索 和发展活动（包括在月球和其他天体）造成潜在危害干扰，在采取任何行动前都应当先进行合理的国际协商。
这种想法背后的基本原理是，我们的微生物可能污染太阳系中科学研究的重要地方，从而破坏了我们检测火星和其他星球原有微生物生命的可能性。例如，在火星上发现DNA或RNA的痕迹并不会意味着它们起源于地球，因为这些分子可能代表了宇宙进化的基本且普遍的原理。可能更严重的是，人们担心地球的生命可能在我们还没机会开始研究它前就将外星生态系统扼杀掉。
另一方面，洛佩兹和他的同事们认为，防止我们的细菌侵入外星是几乎不可能的，所以我们应就如何利用其优势最好地利用微生物展开理性讨论。具体而言，作者指的是地形勘测，即用工程让一颗行星变得更像地球的理论实践。
从太空看见的火星表面
作者把地球的 历史 作为先例，他们承认微生物在促进地球的宜居性上所起的重要作用，包括产生氧气，调解二氧化碳，甲烷和氮气等气体，也包括分解二氧化碳，有机和无机物质。
”众所周知，没有微生物就不可能在地球上存在生命。“洛佩兹在NSU新闻稿中说：”它们定义了地球等共生关系（多种生物共同生活并形成一个更大的整体）。为了在迄今为止我们所 探索 过的贫瘠的荒野上生存，我们必须把益生菌带上火星。这可能需要时间去准备，甄别，且我们不主张急着播种，而要在对地球进行严格而系统的研究后才可以。“
他们争论的关键点是承认我们从探险家到殖民者的转变。作者声称，太阳系其他地方似乎并不存在生命。他们写道：“过去七十多个太空任务和离开了地球轨道的探测器都没有发现任何事实或线索能够证明生命的存在，这些都能够指眀目前的太阳系只有地球存在生命。”
洛佩兹和他的同事认为，如果我们要认真推进火星的殖民计划，就必须考虑微生物的作用。
但他们说，在火星周围散布细菌并不是盲目地做，而是要有充分的预见性。
“相反，我们设想一项针对微生物殖民的详尽的研究计划，要认识到当前技术的局限性。因此，我们提倡更保守地制定太空引入微生物的计划，因为我们也要认识到人类殖民化不能和微生物分开。”
为此，研究人员提出了主动接种计划（PIP）。此类计划会在其他长期任务之前实施，也会涉及筛选有用的微生物作候选。作者写道，危险的微生物会被排除在外，只有最有生产力的微生物才会被包括在未来的任务中。
如果人类正认真地考虑殖民火星，其他星球或者邻近的卫星上，那么人们就需要确定，认识并发送最有用的微生物做先驱者。筛选或培育最耐受的微生物种类或群落，前提是可以通过细致，系统的研究，最新的数据来证明它们，而不是随意挑选细菌并把它们丢上太空站。
能够在极端环境生存下来的微生物将是散布到火星的首批微生物，届时它们将会被埋在地下几英尺的地方以保护他们免受冰冻环境和表面辐射的影响。
但是，正如作者所承认的，要实现对送入太空的微生物物种及其基因组的完全控制是不现实的，且一旦送出去后就不可能收回来。换句话说，我们永远不能对任务的过程实现完全控制或完全的了解，一旦启动，我们也将无法将其停止。
作者没有就何时送出第一批微生物以及它们需要多长时间才能产生预期效果这些问题提供细节。这是个开放性问题，比如，微生物（甚至是极端微生物）能否在火星表面发挥作用，因为火星表面的气压长期徘徊在仅仅0.7千帕左右，这个气压和外太空相差不远。火星的低重力以及强烈的太阳辐射照射着火星表面，这使一切变得更扑朔迷离。
但即使它确实可行，该计划巨大的时间跨度也会劝阻对此抱着乐观态度的火星殖民者。在地球上，这些过程包括了数十万年甚至数百万年漫长的微生物搅动（比如通过蓝细菌光合作用产生氧气。）
科罗拉多大学地球科学教授，火星地貌地形专家布鲁斯•雅科斯基说，正如他在给吉兹莫多的电子邮件中所写道的，作者正在对世界的行星保护协议提出翻天覆地的变化的建议。
雅科斯基说：“这些建议看起来对我们数十年来对PP的做法背道而驰。我渴望就如何实施PP以及是否应对它进行进一步改变进行讨论的一切机会，但我会对这样的全局性的改变且不客观地思考后果产生担心。
牛津大学物理学家托德•霍夫曼说，作者们声称对航天器进行完全的消毒，所以我们根本不应该尝试，这犯下了一个逻辑上的谬论。霍夫曼认为，我们当然应该去尝试且我们很有可能成功实施行星保护计划，无论是由于地球的协议，或是由于暴露于太空的破坏性影响，还是因为火星上已经存在的恶劣条件。
就我们所知，好奇号火星探测器就没有把微生物带上火星
“自1976年以来，已经有相当多的探测器降落在火星表面。到目前为止，它们都受制于COSPAR的彻底的杀菌协议。”哈夫曼在他给吉莫多的邮件中写道：“直到今天，它们也没有探测到火星或地球的微生物。这意味着COSPAR确实起着作用。因此，他们的论点不仅不能自洽，他们声称的不可能将微生物和火星分隔开这样的说法是没有根据的。”他说。对此他又补充道：“我的观点是，如果这份协议没有被打破，那就不要去修改它。在人类研究火星原生生命时，COSPAR协议能使火星远离干扰。除非我们想进一步放宽它们的权力，我们就不应该破坏它。”
哈夫曼并非不同意我们最终会用作者所描述的方式将微生物带入火星，但在确定一个星球不存在生命前放开COSPAR协议是一个巨大的科学错误。他说：“至少现在来说，我们应当让我们地球上的这些微生物远离火星，木卫二，土卫二，甚至土卫六。“
“我认为外星生物圈的潜在污染是一个严重的伦理问题，因为这是永远伴随我们的后果。”克利福德在给吉莫多的邮件中说道。和哈夫曼一样，他担心地球细菌会是我们的科研工作变得更艰难，且我们也没有证据能说明行星保护计划现在没有起作用。
克利福德说：“如果生命在火星上或在外行星冰冷的卫星的地下海洋中进化，那么它很可能已经在这些天体上生活了数十亿年。对这些天体上生命的探测对我们理解整个宇宙中生命的普遍性有深远的意义。”
至于实施行星保护协议过于昂贵的说法，克利福德说，相关的附加成本是值得的，通常它们只占到任务成本的20%左右。
克利福德说："当我们 探索 太阳系中潜在的适宜居住的环境时，我们需要先尽可能明确地回答是否存在任何土著生命，然后再将人类送上那里。"而且，如果这些环境证明没有生命，那么遵守当前行星保护标准的需求就变得没有必要。然而，如果我们发现生命，那么我认为，我们必须进行认真的讨论，以权衡我们殖民和利用太阳系资源的愿望与导致我们发现的外星生命的首个样本的灭绝的伦理问题。
同时，他不认为在我们有机会彻底寻找外星生命之前，有使命去殖民太阳系。“不管这种搜寻需要花费五十年甚至几个世纪。”他说。在这之前，克利福德说：“太阳系仍有很多没有生命的地方，比如月球和一些小行星，人类可以去 探索 它们，殖民它们并从中汲取资源。”
洛佩兹和他的同事显然已经触到了一个痛点。我们交谈过的专家没有一个对在未来某个关头使用微生物作为殖民化和地质工程的一部分提出反对意见。相反，他们对于那些声称我们即将从勘探阶段过渡到殖民化阶段并且我们应该开始动用我们的资源和微生物的言论感到恼火。
当我们到即将能够把人类送上火星的时候，这场辩论将会变得异常火热。
作者: George Dvorsky
FY: 咖喱星人
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地球是如何从熔火地狱变成宜居星球的？
大约 46 亿年前，地球由太阳的原行星盘形成。一开始，它是一个有着灼热温度的熔融球体。随着时间的流逝，它冷却了，形成了坚固的外壳。最终，大气冷却，生命出现成为可能。
但是这一切是怎么发生的呢？大气中富含碳，必须在温度下降和地球变得适合居住之前去除碳。
所有的碳都去哪儿了？
地球存在的最初 5 亿年被正式地称为冥王纪。这个名字来自希腊的冥界之神Hades。哈迪斯也是地狱本身的正式名称。
冥王纪 的名字恰如其分。即使在它开始冷却和凝固之后，地球仍然灼热。大气中的碳含量是当前大气碳含量的 100,000 倍。早期地球类似于金星，那里有厚厚的大气层捕获热量并保持高温。在冥王纪期间，地球表面的温度将超过 200 摄氏度。
在地球冷却之前，它必须从大气中清除大量碳。但科学家们发现将那时地球上的事件拼凑起来非常具有挑战性。因为地质证据很少。
但是一对研究人员认为他们对去除所有大气中的碳有了新的解释，它涉及一种不再存在的岩石。
一篇题为“潮湿的异质地幔在冥王纪期间创造了一个可居住的世界”的新研究文章介绍了该团队的发现。第一作者是加州理工学院的博士后 宫崎骏。另一位作者是耶鲁大学地球与行星科学教授 Jun Korenaga。《自然》杂志发表了这项研究。
“这一时期是地球 历史 上最神秘的时期，”Korenaga 在新闻稿中说。“我们提出了迄今为止最完整的地球最初 5 亿年的理论。”
在地球可以居住之前，必须发生一些事情。海洋必须形成，板块构造必须开始，温室气体必须迅速从大气中清除。“不管如何，必须去除大量的大气碳，”宫崎骏说。“因为没有从早期地球保存下来的岩石记录，我们着手从头开始为非常早期的地球建立一个理论模型。”
在地球的早期，它是一个岩浆海洋，一个熔岩球体，仅此而已。在这个阶段，行星是通过吸积形成的。在吸积过程中，随着时间的推移，材料聚集在一起形成一个大物体。地球需要 7000 万到 1 亿年的时间来组装。在那段时间里，小行星撞击地球，产生热量并使地球保持在熔融状态。
岩浆海洋是岩石行星生命中必不可少的阶段。液态允许较重的元素沉入核心，而较轻的元素“漂浮”在顶部。这就是像地球这样的行星如何分化为核心、地幔和地壳的方式。直到今天，外核仍然处于熔化状态，没有它，地球将没有保护性的磁层，也可能没有生命。
当地球的岩浆海洋凝固时，它向大气中释放了大量的温室气体。结果，地球早期的大气中含有大量的二氧化碳和水。这些气体有助于维持这颗年轻星球的极端气候。为了让这种气候在冥王纪的时间范围内变得更加温和，就地质而言，事情必须迅速改变。这些温室气体必须被清除，它们唯一的储存库就是岩石。作为地球碳循环的一部分，碳通过在海洋盆地中转化为碳酸盐矿物而被储存到岩石中。从那里，碳酸盐成为地幔的一部分。
但问题是所涉及的时间。碳封存必须非常有效。这一切是如何运作的？
根据 Korenaga 和宫崎骏的说法，一种史前岩石在使地球适合居住方面发挥了作用。它们被称为高镁辉石岩。这两位研究人员说，今天地球上不存在这些岩石。但他们开发的快速碳去除模型——基于热力学、流体力学和大气物理学——表明这些岩石一定存在。他们甚至知道他们会是什么样子。
“这些岩石可能富含一种叫做辉石的矿物，它们可能呈深绿铯，”宫崎骏说。“更重要的是，它们富含镁，其含量达到在当今的岩石中很少观察到的浓度水平。”
镁矿物与二氧化碳具有亲和力。它们形成碳酸盐，然后被隔离到地幔中。如果有足够多的高镁辉石岩，它们可能有助于解释地球大气中碳的快速去除。
但这只是对冥王期间地球大气地质快速转变的部分解释。富含镁的矿物质可能很丰富，但还需要发生其他事情。请记住，大气中的大量碳源于岩浆海洋的冷却。当它冷却和凝固时，它向大气中释放了大量的温室气体。
在冥王纪期间，地球有所谓的湿地幔。地幔是 3,000 公里厚的岩石层。湿地幔是一种含有高比例水的地幔。
地幔中含有大量的硅酸盐矿物，它们在冥王纪期间被熔化。水降低了硅酸盐的熔点，使更多的硅酸盐保持熔融状态。熔融物质中的对流意味着地幔经历了对流。这意味着潮湿的地幔经历了更多的对流，这将更多的富含镁的矿物质带到地表，在那里它可以与碳发生反应。实际上，地幔表面更快地自我回收，使新的镁更快地与碳接触。最终，碳从大气中被去除并被隔离到地幔中。
研究中的这个数字显示了岩浆海洋如何随着大气的演变而凝固。它只显示了浅地幔，而不是地幔的整个深度。地幔凝固从底部开始。(A) 上地幔有两个流变层，熔融主导层和固体主导层。(B) 随着时间的推移，以熔体为主的层减少，对流热通量直线下降。然后表面温度下降到材料变为固体的温度。(C) 最终喷发的熔体材料凝固，在顶部形成一种“帽”。这个岩石圈盖层产生了快速的构造板块运动，从而可以更有效地固碳。帽盖下方的地幔是干燥的，但地幔的较深部分仍然保持水分。这种水合作用使对流继续进行，使更多富含镁的矿物质暴露在富含二氧化碳的大气中，并提高了碳封存的速度。
为此，地幔必须是化学异质的。这意味着组成不是统一的，而是由不同的成分组成。
如果地幔更均匀，大气可能不会冷却得如此迅速。那是因为更均匀的地幔不会形成促进板块快速运动的岩石圈盖层。一个均质化的地幔会形成一个枯竭的岩石圈盖层，但它会更厚。较厚的盖子会减缓板块运动，从而减缓碳封存。作者写道：“我们的研究结果表明，化学异质的地幔更适合在冥王纪末期创造宜居环境。”
第三件事必须发生，地球才能宜居。宜居性不仅需要活跃的板块构造和从大气中清除温室气体，还需要海洋。
作者开发的模型也解释了海洋的形成。非均质的地幔有更多的对流，这使更多的富含镁的岩石暴露在大气中。这就是从大气中去除温室气体，冷却到更现代的温度的原因。但地幔中更快速的对流也会向大气中释放更多的挥发物。他们解释说：“当大气中含有 200 巴的二氧化碳时，释放的挥发物的量“……超过 0.05 磅海洋质量的阈值以形成水海洋，因此在岩浆海洋凝固后立即存在海洋是合理的，”他们解释说。
更高的温度是个问题吗？温度高到足以使水蒸发，但压力也很高。“由于温室效应，地表温度超过了 100 C，但液态水却因大气压而稳定，”作者解释说。
这项工作还有另一个令人着迷的结果：该模型不仅展示了大气如何更快地冷却并变得可居住，它还展示了“奇怪的”富含镁的岩石如何在地球 历史 的早期创造了更多生物学所需的化学物质。
“作为一个额外的好处，早期地球上的这些‘怪异’岩石很容易与海水发生反应，产生大量的氢，这被广泛认为是制造生物分子所必需的，”Korenaga 说。
研究人员说：“化学异质地幔的地壳中富含铁的橄榄石含量高会促进蛇纹石化反应，这对地球上最早的生命具有重要意义。” 蛇纹石化是指海水与超镁铁质岩石接触。蛇纹石化产生氢气，然后将大气中的二氧化碳还原为甲烷。早期的生命形式依赖于甲烷。“蛇纹石化通过减少水释放氢气和甲烷，甲烷的厌氧氧化被认为在光合作用开始之前支持了新生的生命形式。
古地壳中生物分子的蛇纹石化和产生类似于位于大西洋的一种罕见的现代深海热喷口，称为失落之城热液场。科学家们对失落的城市热液场非常感兴趣，因为它可以非生物产生氢气和甲烷。科学家认为那里发生的蛇纹石化与早期地球相似。与早期地球一样，失落之城也产生微生物生命所必需的氢气和甲烷。一些科学家认为地球上的生命可能起源于古老的通风口，例如失落之城的通风口。
失落之城 烟囱一侧的一个 5 英尺宽的法兰或壁架顶部是树枝状碳酸盐生长物，这些生长物是在富含矿物质的排放流体渗入法兰并与冷海水接触时形成的。
“我们的理论不仅有可能解决地球如何变得可居住的问题，还可以解决为什么生命会出现在上面，”Korenaga 在宣布他们工作的新闻稿中说。
为什么说微生物是最早出现在地球上的生物？
科学家估计，地球从形成到现在，已经有46亿年的漫长历史了。从一个荒凉的地球转变成现在这个充满生机的地球，微生物在其中发挥了不可磨灭的作用。
原始的地球没有有机物，甚至连现代高等生物生存所必需的氧气都没有。
虽然到目前为止，对于最早的生物是如何在地球上出现的问题，人们只能给出推测性的答案，但毫无疑问，最早出现在地球上的生物一定是微生物。
由于原始微生物不需要氧气，能够通过转化各种无机物获得能量，所以能在古地球的严酷环境中顽强生存。我们从现代的微生物中也可以找到这些原始生物的影子：耐热菌、耐盐菌、厌氧菌等。
早期的微生物默默地生存、繁衍、进化，为地球积累有机物。数十亿年前的某一天，蓝细菌闪亮登场，这是一种能够进行光合作用的微生物，通过光合作用，产生了氧气。这可能就是地球上最早出现的氧气。
不过，这些宝贵的氧气产生后，并没有立即被释放到空气里。
因为当时的水体中溶解着大量的金属离子，这些离子立即“抢”走了蓝细菌所产生的氧，形成金属氧化物，并沉积到水底。现在的很多铁矿、铜矿等可能就是那个时候形成的。金属的沉积使水体中金属离子的浓度逐渐降低，为更复杂的生物诞生创造了有利环境。
随着水体中金属离子的减少，蓝细菌产生的氧气终于开始进入空气，并逐渐积累起来。
这些氧气的存在改变了地球的面貌。原来占优势的厌氧微生物只得躲到一些没有氧气的角落，接触氧气对它们来说可是致命的。
与此同时，各种好氧的微生物占领了地球空间，加速了生物进化的进程。经过大约20亿年，空气中的氧气终于达到3%，为动物和植物的出现创造了条件。新出现的植物更是加入到生产氧气的行列中，使得氧气浓度的提升大大加快。
总结：
微生物在地球上的繁衍，不仅制造了氧气，还参与了土壤的形成，为动物、植物的生存提供了家园。
为了搜寻地外宜居星球，人类都做过哪些努力呢？
为了搜寻地外宜居星球，人类都做过哪些努力呢？
从第一次抬头仰望星空，人类便开始探索宇宙的奥秘，但那第一个抬头仰望星空的人绝对不会想到，有朝一日人类真的可以驾驶航天器遨游于宇宙之中，将自己的足迹印在地球以外的其它星球之上。经过长期科学研究专家一致认为，火星是比较接近地球上合适居住的地方自然环境，如果想想更早走上火星定居，我觉得还是得培育出更多人才，去探究出人类所需的化学物质应该怎么在火星上面造成，唯有通过科学合理的科学研究，各种问题才可以获得更好的处理。
人类一直在寻找比较适合大家在宇宙里求生的星体。通过了很多年的科学研究，专家所有觉得，火星最可能变成第二地球。大家也有很大希望可以在其上存活，可是无法在火星上生活。我们现在不难想象，如果有一天人类可以摆脱，那样先来说一下我们将要怎样开启新的生活。
需要解决的第一个问题一定要水源，由于人类日常生活根本没办法和水分离。虽然专家己经发觉火星下确实存在太多水网络资源，但尚不太清楚她们能否喝。庆幸的是，大家创造了能再生水回收系统，该平台已经在太空站上用过，能将一些水蒸汽交付使用。通过一系列术后，即便小便已经变成了生活用水。
在讨论水难题以后，该考虑到饮食问题了。虽然火星的忽然构成与地球上没有多大不一样，但地球上土中存有很多微生物菌种，能够促进植物生长，可是火星下方的土中没有这种微生物菌种，因而如果你想要在火星上种植绿植，必须要在化肥上肥的前提下为土壤层给予充足的营养物质。微生物菌种许多，或许将会是一个很好的解决方法。总而言之走上火星的路是任重道远的，只有将期待给与在他们专家身上，我们应该处理好的便是支持他们。