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■氫氣也是溫室氣體？
科學新聞由SciScape提供
在地球形成之初，氫氣與氮氣有可能是溫暖地球的重要氣體，讓地球表面免於冰凍、足以孕育生命。
弱陽弔詭是早期地球氣候未解的難題之一，根據恆星演化標準模型，在38億年前，太陽的亮度只有現在的70%，所以地球接收的太陽輻射量必然少於今日，若其他環境條件維持不變，地表的平均溫度將低於冰點，使地球處於冰封狀態。不過，地質證據比如沉積地層的形成，卻顯示當時的地球並非全球結凍、還有廣布的液態水存在。模式預測與地質證據的差異引起科學家的注意。
科學家提出多種機制來說明，其中藉由溫室氣體來替地球保暖的想法較為可行。過去，最常被討論的二氧化碳，因其含量在不同的地質紀錄上有很大的差異，而難被確定能否再提供額外的貢獻；此外，曾被視為早期重要的溫室氣體甲烷，經過計算發現，不僅其效果不如預期、早期含量也無法確定。
芝加哥大學地質科學的科學家Robin Wordsworth和他的同事Raymond Pierrehumbert則提出若在地球早期有較高含量的氫氣與氮氣，兩者的碰撞很有可能協助吸收太陽輻射，讓地球維持溫暖。他們的研究結果已經發表在一月的Science期刊上。
溫室氣體為氣體分子照光時，能以本身的伸展或彎曲來回應、同時吸收紅外波長的電磁波，而能為周圍留住熱量，二氧化碳即屬於此類能吸收紅外光的分子，但是氫氣與氮氣通常不會這麼做。
不過，若是大氣密度若夠大，氫氣與氮氣就有機會能因碰撞而短暫連結在一起，這樣的結合使它們能夠有效地吸收紅外波段的光子，成為溫室氣體的一員。Wordsworth和Pierrehumbert發現若地球早期大氣含有10%的氫氣，就可讓地表溫度上升10~15℃，而相關的研究支持這個想法，模式計算顯示氫氣在地球早期含量，的確有可能高達30%。
科學家認為，讓早期地球保持溫暖的因素不會只有一個，很可能是多種機制綜合的效果。他們認為這個研究結果，可以擴大尋找外星生命的條件，尤其是大氣中富含有氫氣的超級地球，即使它們的距離稍微遠離適居帶（habitable zone），仍有可能因氫氣與氮氣的溫室效應來維持地表溫暖、擁有液態水存在的生命搖籃。
參考新聞
Science: How was early Earth kept warm?
SPACE.com: How Early Earth kept warm despite faint Sun?
原始論文
Wordsworth and Pierrehumbert, Hydrogen-Nitrogen Greenhouse Warming in Earth’s Early Atmosphere, Science, 339, 64-67(2013)
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