科学探索|生命是如何开始的？是如何从非生物起源的化合物中诞生？( 二 ) 生命是如何开始的？是如何从

在目前的太阳演化模型中，太阳系刚诞生不久时，早期太阳的总能量输出（光度）被限制在当前水平的70%左右。即便如此，通过观测其他恒星系中发现的类似年轻太阳的天体，科学家发现早期太阳的紫外线输出可能高于现在的水平。这些类似天体不仅表现出高能量的释放，也产生了更频繁的日冕物质抛射事件。
如果年轻太阳表现出类似的活跃程度，那么早期地球大气中的二氧化碳、甲烷、水和含氮物种（如氮气分子）将以高于今天的速率进行光分解（与光发生相互作用而裂解）。地球表面的紫外线通量也会更大，可能会影响前生物化合物的合成、降解和转化。此外，这些分子的强光解作用可能贡献了某些关键成分，帮助启动了原始的化学合成代谢，包括那些利用一氧化碳和氮氧化物（NOx）所进行的代谢。通过计算方法，或者利用早期似太阳天体的观测研究所建立的早期太阳光谱的精确模型，是开发早期地球大气光化学模型的关键。
早期地球的大气和海洋

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这是另一种可能的早期地球环境，天空呈现蓝色，表明大气较少被还原，可能主要由二氧化碳和分子氮组成。新爆发的火山喷出的火山灰云将玻璃、粘土和其他矿物质沉积到液态水池中。热液泉中的水由于溶解了铁而呈现绿色，与来自不同水池的淡水混合，形成了化学梯度，这种化学梯度可能在前生命化学和早期生命演化中至关重要。蒸发和降水补给（即干湿循环）导致了一个动态环境，驱动了在许多前生命化学场景中十分重要的化学反应。冥古宙时期地磁场的存在和强度，可能部分屏蔽了太阳耀斑及其高能带电粒子的影响。

来自固体地球的挥发性排放在很大程度上组成了早期的地球大气，其他因素——如小行星和微行星的频繁和较大规模的撞击——的影响仍存在争议。撞击事件导致的化学相互作用可能产生了甲烷和氢分子等还原性气体，而早期的火山活动可能产生了二氧化碳和氮气等相对氧化性的气体。
这些气体在大气层中随时间和空间的分布，决定了前生命化学过程中所必需的化学反应物的可得性。在太阳能输入可能减弱，以及大规模日冕物质抛射期间可能出现的高紫外线辐射情况下，这些气体还有助于调节地表温度和宜居性。地磁场也是备受关注和辩论的主题，其存在和强度会进一步调节气体在大气层的滞留和逃逸。
来自最古老锆石的地球化学数据表明，早先在液态水存在时已被改变的地壳物质在冥古宙（即从地球诞生到大约40亿年前）期间发生了早期再循环。这一观测结果为水文循环提供了证据，并表明当时地表温度相对较低；早期地壳分异形成富硅岩；甚至在这一时期，初始板块发生了边界相互作用，可能包括俯冲作用。此前认为，冥古宙时期温度太高，地球表面不可能存在液态水。现在，关于该时期可能存在早期海洋的观点已经使地球最早期环境的讨论转向一个共识，即这些环境条件可能有利于生命的出现。
尽管研究者们在理论上取得了进展，但冥古宙海洋的组成及其在地球历史最初几亿年间的演变在很大程度上仍是未知的，我们甚至不了解液态水是否一直存在，或者普遍存在。现代海洋中的氧化化合物，如硫酸盐等，很可能在冥古宙海洋中并不存在；当时的海洋可能是酸性的，富含还原铁，这是大气层富含二氧化碳，同时缺少氧气的结果。冥古宙海洋主体的化学过程、水-岩相互作用和热液作用等，决定了所有近地表和深海海洋流体的性质，同时有助于调节气候，并设定前生物反应可能发生的条件。