研究人员对失控温室效应进行了一项新颖的研究，揭示了水蒸气的临界阈值是如何导致地球和其他行星发生灾难性气候变化的。研究揭示了导致这种不可逆转的气候变化的重要云模式，为了解系外行星的气候及其支持生命的潜力提供了启示。
来自法国国家地理研究所（UNIGE）和法国国家科学研究中心（CNRS）的一个团队成功地模拟了整个失控温室效应，这种效应会使一个星球完全不适合人类居住。
地球是一个美妙的蓝绿色圆点，覆盖着海洋和生命，而金星则是一个淡黄色的无菌球体，不仅不适合人类居住，而且没有生命。然而，两者之间的温度差异却并不大。
由日内瓦大学（UNIGE）的天文学家和 PlanetS 国家研究中心（NCCR）的成员组成的研究小组，在法国国家科学研究中心（CNRS）巴黎和波尔多实验室的支持下，成功模拟了温室失控过程的全过程，这在世界上尚属首次。
科学家们还证明，从这一过程的初始阶段开始，大气结构和云层覆盖就会发生重大变化，从而导致几乎无法阻挡且非常复杂的失控温室效应。在地球上，只要全球平均气温上升几十度，再加上太阳光度的轻微上升，就足以引发这种现象，使我们的星球变得不适合居住。
失控的温室效应可以把一个表面有液态水海洋的温带宜居星球变成一个热蒸汽占主导地位的星球，对任何生命都是不利的。图片来源：© Thibaut Roger / UNIGE
温室效应和失控情景
温室效应失控的观点并不新鲜。在这种情况下，行星会从像地球一样的温带状态演变成真正的地狱，表面温度超过 1000°C。原因何在？水蒸气，一种天然温室气体。水蒸气可以阻止地球吸收的太阳辐射以热辐射的形式重新散发到太空中。它捕获的热量有点像救命毯。少许温室效应是有用的--如果没有它，地球的平均温度将低于水的冰点，看起来就像一个被冰雪覆盖的球，不利于生命的生存。
相反，过多的温室效应会增加海洋的蒸发量，从而增加大气中的水蒸气含量。"水蒸气量有一个临界值，超过这个临界值，地球就无法再降温。从那时起，一切都会被带走，直到海洋最终完全蒸发，温度达到几百度，"该研究的主要作者、前联合国大学理学院天文学系博士后纪尧姆-沙维罗（Guillaume Chaverot）解释说。
关于气候转变的开创性研究
巴黎和波尔多国家科学研究中心（CNRS）实验室研究员马丁-图尔贝（Martin Turbet）是这项研究的共同作者。这是首次有研究小组利用三维全球气候模型研究过渡本身，并检查气候和大气在这一过程中是如何演变的。
该研究的关键点之一描述了一种非常奇特的云模式的出现，它增加了失控效应，并使这一过程不可逆转。"从过渡开始，我们就可以观察到高空大气中出现了一些非常浓密的云层。实际上，高大气层不再显示地球大气层特有的温度反转，也不再分隔对流层和平流层这两个主要层。大气层的结构发生了深刻的变化，"纪尧姆-沙维罗（Guillaume Chaverot）指出。
这一发现是研究其他行星，特别是系外行星--围绕太阳以外的其他恒星运行的行星气候的关键特征。"通过研究其他行星的气候，我们最强烈的动机之一就是确定它们是否有可能孕育生命，"这项研究的合著者、埃梅琳-博尔蒙特（Émeline Bolmont）指出，她是联合国大学宇宙生命中心（LUC）的主任兼助理教授。
该中心领导着最先进的跨学科研究项目，内容涉及地球生命的起源，以及在太阳系内外的系外行星系统中寻找生命。"经过之前的研究，我们已经怀疑水蒸气阈值的存在，但这种云模式的出现着实让人大吃一惊！"Émeline Bolmont 透露说。
"我们还同时研究了这种云模式如何能在观测系外行星大气层时产生一种可探测到的特定特征或'指纹'。下一代仪器应该能够探测到它，"马丁-图尔贝特（Martin Turbet）说。研究小组的目标还不止于此，Guillaume Chaverot 已经获得了一笔研究基金，用于在"格勒诺布尔行星和天体物理研究所"（IPAG）继续这项研究。这个新的研究项目将重点关注地球的具体情况。
脆弱平衡中的地球
通过新的气候模型，科学家们计算出，太阳辐照的微小增加--导致全球地球温度的增加，仅几十度就足以引发地球上这一不可逆转的失控过程，使我们的星球变得像金星一样荒凉。目前的气候目标之一是到 2050 年将温室气体导致的全球变暖控制在 1.5 度以内。纪尧姆-沙维罗研究基金的研究课题之一是确定温室气体是否会像太阳光度的轻微增加那样引发失控过程。如果是，下一个问题就是确定这两个过程的阈值温度是否相同。
因此，地球离这一世界末日情景并不遥远。"假设这种失控过程在地球上开始，海洋表面仅蒸发 10 米，就会导致地面大气压力增加 1 巴。在短短几百年内，我们的地面温度将达到 500°C 以上。纪尧姆-沙维罗总结说："之后，我们甚至会达到 273 巴的地表气压和超过 1500 摄氏度的温度，那时所有的海洋都会完全蒸发。"
编译来源：ScitechDaily