我們的太陽正在變得越來越亮。

不僅是現(xiàn)在，在接下來的50億年里，太陽將繼續(xù)變得越來越亮，越來越熱，直到它的壽終正寢，變成一顆紅巨星，吞噬掉地球。

但是如果能回到45億年前的太陽系初期，我們會發(fā)現(xiàn)一顆比現(xiàn)在暗淡30%的恒星，那就是45億年前的太陽。

黯淡的年輕太陽對于地球來說，無疑是一場災(zāi)難。如果將現(xiàn)代的地球置于45億年前的太陽之下，地表平均溫度將達(dá)到負(fù)7攝氏度左右。

負(fù)7攝氏度，已經(jīng)達(dá)到水的冰點(diǎn)之下，地球?qū)耆珒鼋Y(jié)，生命不應(yīng)該發(fā)展。

然而，事實(shí)悖于常理。

早在44億年前，當(dāng)水蒸氣從地球大氣中凝結(jié)出來時(shí)，地球表面就有了液態(tài)水。此后不久，單細(xì)胞生命似乎如雨后春筍一般涌現(xiàn)，地球的水和它的子民共同讓地球變得生機(jī)勃勃，成為太陽系獨(dú)一無二的小藍(lán)星。

可是如果早期的太陽那么黯淡，生命怎么可能會出現(xiàn)呢？這就是昏暗年輕太陽悖論。

近年來，隨著科學(xué)家不斷深耕這個(gè)謎團(tuán)，謎底逐漸揭曉。

科學(xué)家們開始意識到，昏暗的太陽不僅對地球演化，而且對我們理解生命如何形成具有重要的意義。我們的地球處于一顆相對平靜的恒星的最佳位置，生命是否只能在如此苛刻的條件下產(chǎn)生？這就是我們找不到外星生命的原因嗎？

黯淡年輕太陽悖論

20世紀(jì)中葉，科學(xué)家們開始研究驅(qū)動(dòng)恒星演化的機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)在恒星核心深處，氫聚變不斷將氫融合成氦并釋放能量，隨著時(shí)間的流逝，氫氣量不斷減少，恒星核心會收縮，這反而增加了核聚變效率，使恒星變得越來越亮，溫度越來越高。

而當(dāng)我們的太陽首次形成時(shí)，它的亮度只有現(xiàn)在的70%左右，如果這個(gè)時(shí)候地球存在水，肯定將會被凍結(jié)。

然而，地球上出現(xiàn)水的證據(jù)可以追溯到40億年前，這似乎與太陽演化模型相矛盾。為了解決這種矛盾，科學(xué)家提出要么太陽要比我們想象的更古老，要么我們的太陽的演化模型存在瑕疵，需要修改。

1972年，美國天文學(xué)家卡爾·薩根（Carl Sagan）第一次對黯淡太陽悖論進(jìn)行詳細(xì)的分析。他們認(rèn)為，早期地球身披厚厚的氨氣大氣層，這可以幫助地球捕獲更多的熱量，使地球保持足夠溫暖，以防液態(tài)水被凍結(jié)。

但是后來，科學(xué)家后來意識到，氨氣不靠譜，很容易被紫外線輻射摧毀。

二十世紀(jì)70年代后期，科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)向另一種溫室氣體——二氧化碳。

早期的地球火山遍布，巖漿四溢，地球大氣充滿二氧化碳應(yīng)該是稀松平常的一件事，大氣中足夠多的二氧化碳足以克服黯淡太陽帶來的問題。

即使在后來的兩次雪球地球事件中，全球冰封百尺，赤道雪海茫茫，火山噴發(fā)釋放的二氧化碳所產(chǎn)生的大溫室效應(yīng)很快將地球從冰天雪地中釋放出來。

但是要驗(yàn)證這一假設(shè)的合理性非常困難，科學(xué)家不可能回到幾十億年前采集早期地球的大氣樣本。在缺乏地質(zhì)證據(jù)的情況下，還會出現(xiàn)其他可能性。

也許高濃度的二氧化碳會增加云層的反射率，將陽光直接反射回太空，讓地球變得更冷。

也許早期的太陽質(zhì)量更大，足以抵消恒星核聚變過程中氫的減少。如果將太陽的質(zhì)量增加5%，那么早期的太陽會像現(xiàn)在一樣明亮，根本不存在黯淡的年輕太陽的悖論。

要解決黯淡年輕太陽悖論，就需要更好地了解46億年至25億年期間，太古宙結(jié)束前地球的狀況，科學(xué)家們需要找出水和生命首次出現(xiàn)的時(shí)間，并掌握地球早期大氣層的狀況。

水球

45億年前的冥古宙伊始，一個(gè)和火星一樣大的星球和年輕的地球相撞，產(chǎn)生了月球，并將地球的時(shí)間線歸零，地球再次變成巖漿海洋包圍的火球。

在接下來的幾千萬年的時(shí)間里，巖漿海洋逐漸冷卻，地球形成堅(jiān)硬的地殼。

44億年前，地球上就已存在液態(tài)水?？茖W(xué)家通過研究44億年前鋯石中不同形式的氧元素比例，發(fā)現(xiàn)它們可能早在43.8億年前就與水相互作用。這表明在巖漿海洋階段結(jié)束后不久，地球就已存在海洋。

僅僅3億年后，也就是41億年前，地球最早的生命出現(xiàn)。2015年，加州大學(xué)洛杉磯分校的地球科學(xué)家伊麗莎白·貝爾（Elizabeth Bell）及其同事在鋯石內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了生物來源的碳，它們可能是困在鋯石晶體中的生活在41億年前或更早之前的生物遺骸。

與此同時(shí)，科學(xué)家幸運(yùn)地測量到27億年前大氣中二氧化碳的含量。2020年1月，加利福尼亞州NASA艾姆斯研究中心工作的行星科學(xué)家歐文·萊默（Owen Lehmer）公布了研究27億年前墜落地球隕石成分所取得的成果。

當(dāng)隕石穿過地球大氣層時(shí)，它們可以記錄地球大氣成分。通過分析隕石，科學(xué)家推測27億年前，地球大氣中二氧化碳至少占比70%，而如今只有0.04%，如此高濃度的二氧化碳肯定能防止地球變成一個(gè)冰墩墩。

雪球地球

在45億年的地球演化歷史過程中，地球的溫度并不總是那么溫和，地球溫度幾度失調(diào)，地球變成一個(gè)冰墩墩。

24億年前，休倫冰期開始，冰川一直延伸到赤道，整個(gè)地球被冰封在百米厚的冰層之下。這場事故的原因是藻類微生物大量繁殖以及陸地巖石風(fēng)化抽離大氣中的大量二氧化碳，導(dǎo)致地球失溫。

而讓地球從雪球地球中蘇醒過來的正是火山噴發(fā)產(chǎn)生的大量二氧化碳，所以說二氧化碳是地球的小棉襖也不為過。

此外，地球還有另一個(gè)熱源，就是月球。

月球剛形成時(shí)，地月距離可能只有幾萬公里。月球引力會對地球產(chǎn)生巨大的潮汐作用，潮汐力足以導(dǎo)致地表巖漿或者液態(tài)水產(chǎn)生兩千米的降落。

潮汐力還會拉動(dòng)地球內(nèi)部的巖漿，產(chǎn)生極端的潮汐摩擦，從而增加地球的溫度。

雖然月球產(chǎn)生的潮汐力不足以解決黯淡年輕太陽悖論，但在地球誕生的前1億到3億年中，月球潮汐為地球提供了至關(guān)重要的推動(dòng)力，使地球溫度升高幾度，并促進(jìn)火山活動(dòng)，讓巖漿穿過地表，遍布地表。

如果沒有月球潮汐加熱，整個(gè)地球?qū)⑹且粋€(gè)冰墩墩。

黯淡的太陽，地球的光

也許黯淡的年輕太陽根本不是問題，而是地球的救世主。

如果45億年前，太陽是目前亮度的92%至95%，地球可能會變得太熱，導(dǎo)致"蒸汽地球"。因?yàn)樗魵鉄o法從大氣中凝結(jié)出來，地球無法形成海洋，地球可能淪為和金星一樣的命運(yùn)。

但是如果將目光投向太陽系的其他行星，黯淡太陽悖論將生命起源的問題將復(fù)雜化。

37億年前，火星表面也擁有河流和湖泊，那么在距離太陽更遠(yuǎn)的情況下，火星的水為何沒有凍結(jié)，科學(xué)家也無法解釋。在真相到來之前，我們還需耐心等待。

2020年12月，科學(xué)家Tyrrell創(chuàng)建了一個(gè)100，000顆行星的計(jì)算機(jī)模型，每個(gè)行星都有宜居的初始條件。隨后，他對每個(gè)行星進(jìn)行了100次的各種氣候條件下的行星演化模擬。

模擬結(jié)果令人沮喪而又慶幸， 91%的行星在漫長的演化過程中變成一顆死星。

也就是說如果讓地球演化之路上演100次，91次地球不會出現(xiàn)生命，地球出現(xiàn)生命充滿偶然性。

回看地球的演化歷史，我們會發(fā)現(xiàn)地球何其幸運(yùn)。

不知何故，恰到好處的條件讓地球避免了淪為一個(gè)永久雪球，或者是一顆蒸汽火球。許多必然的和偶然的事件相繼發(fā)生，才使地球成為現(xiàn)在的地球。

金星與火星都曾擁有過海洋，后來它們卻成為了炙熱的地獄和冰冷的荒漠。唯有地球在漫長的時(shí)間里享有穩(wěn)定的環(huán)境，讓生命的進(jìn)化成為可能，讓人類得以在廣袤宇宙以渺小的形式探索自身存在的意義。