我们知道恒星随着年龄的增长而逐渐变暖。数十亿年前,我们太阳的光度大约是今天的70%。这意味着年轻的地球接收到来自太阳的热量要比现在少。由于热量少很多,这不足以使当时的地球能维持液态水的存在。但地质证据清楚地表明,年轻的地球也存在有海洋。
这就是所谓的黯淡太阳悖论,而它仍然是一个巨大的挑战。在过去的几十年里,我们知晓了大气成分可以极大地影响星球表面温度。虽然金星比地球更暖,但它厚厚的大气层使其比更接近太阳的水星更热。另一方面,由于火星曾经拥有更厚的大气层而在其表面存在液态水。
虽然地球在过去确实拥有更厚的大气层,但这并不能完全解释年轻的地球上存在海洋。
不仅仅只是大气的厚度,还有大气的组分对地球表面温度起到了至关重要的作用。
甲烷和二氧化碳等温室气体能有效地束缚住太阳的热量,这要远远超过其他化合物。
对取自被岩石困住的年轻地球大气进行检测表明,当时的甲烷和二氧化碳水平不足以维持地球上存在液态水。
对此,一种可能的解释是地球的早期大气中含有大量的氢分子。而今天我们的大气层中所含的氢则很少。氢的密度很小可以很容易地从地球大气层中逃逸,但在紫外线的帮助下亦会如此。由于年轻的太阳较冷,它产生的紫外线也较少,这使年轻地球上的氢分子更难以逃脱。虽然氢气并不是一种特别强烈的温室气体,但它可以滞留热量。作为浓厚的氮气氛大气层的一部分,这足够维持早期地球的海洋。
一、合适的日地距离保证了液态水不会固化也不会液化而是正好保持在液态水的状态。
二、地球本身具有的质量、体积适中让地球的引力可以将液态水保存住。
三、当然,地球内部充足的氢氧元素含量也是地球含有液态水的原因之一。
地球之所以能有生命存在其中一个原因就是地球上有液态水的存在。其他原因主要是地球适宜的温度、稳定的太阳光照、安全的宇宙环境、合适的大气环境,这几个原因导致地球是一个普通但是又特殊的行星。
液态水包括地表水以及地下水。地下水受到大气降水的补充,地表水在环境的改变下会极具变化。