创造的化学

你不会经常听到当地的新闻广播说:“伙计们，今天海洋的pH值是6.4!”但海洋pH值是一个非常重要的测量值。

它不仅表明海水的相对酸度或碱度，而且还决定着碳酸钙(海洋贝壳和蛋的主要成分)的形成能力，以及为水生动物提供重要营养的金属的可用性。pH值还控制着大气中二氧化碳和海洋中溶解的碳之间的分配——这种平衡是地球气候的主要因素。

现在，魏茨曼研究所地球与行星科学系的Itay Halevy博士，与斯坦福大学的Aviv Bachan博士一起，开发了一个海水pH值自古以来如何变化的模型。科学家们的新模型综合了地球大气、海洋和地壳化学组成的数据和现有模型，确定了海水化学变化背后的主要“罪魁祸首”:大气中CO的逐渐减少₂这是对太阳亮度在千万年中不断增加的反应。

根据模型，这是在科学在美国，遥远的过去，海洋是微酸性的，然后，经过亿万年，海洋的pH值变得更碱性。

研究发现，30亿到40亿年前，海水的pH值是酸性的，在6.0到7.5之间- - - - - -介于牛奶和人血之间- - - - - -而最近，相对碱性值为7.5到9.0。这些发现有助于阐明原始生命在早期海洋中出现和繁荣的化学条件，也有助于我们理解促成现代海洋化学平衡的动态变化。

太阳的影响

为了解释在超过1亿年的时间尺度上的变化，研究小组开发了一个海水pH值作为许多因素的函数的统计模型。其中之一就是大气中CO的浓度₂这被认为是有可能的在地球的历史上，由于太阳逐渐变亮而减少。自45亿年前诞生以来，太阳的亮度一直在缓慢增加，因为随着亿万年的流逝，太阳燃烧了其核心的氢。留下的氦残留物的密度比氢大，所以核反应会更热一些，太阳就会变亮。

与此同时，太阳的增光作用通过减少大气中的CO来降低早期海洋的酸度₂浓度，地球本身就冷却了。这种冷却减少了海水在海洋地壳中的循环，随着时间的推移，导致了海洋酸度的降低。

如果我们想要将这些历史见解应用于今天的海洋，以及大气中CO的变化水平₂这被广泛认为是气候变化的核心，Halevy博士说，我们必须记住，海洋pH值的变化是在地质时间尺度上发生的——数百万年。“酸化与今天增加的CO有关₂正在迅速发生，我们的模型不适用于短期问题。”“几十万年后，海洋将找到一个新的平衡，但从现在到那时，海洋生物和环境可能会受到影响。”

封面图片:海洋中的叠层石。叠层石是由生物膜(微生物垫)在浅水中捕获、结合和胶结沉积颗粒而形成的层状增生结构。现在的叠层石与37亿年前的化石叠层石有相似之处，被认为是古代微生物群落的类似物。

伊泰·哈勒维博士的研究得到了海伦·坎摩尔行星科学中心的支持;德洛罗空间与光学高级研究所;和沃尔夫森家族慈善信托基金Halevy博士是Anna and Maurice Boukstein终身职业发展主席的现任。

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