04　为什么要关心太阳？

人类必须关心太阳的历史和现状，因为太阳的一举一动决定了人类的未来。

2010年2月11日，美国航空航天局（NASA）成功地发射了一艘宇宙飞船，飞船上载有一座“太阳动力学观测站”（Solar Dynamics Observatory，SDO），能够通过三套成像系统从不同侧面观察太阳的活动。4月22日，SDO发回了第一组照片，展示了太阳表面的壮观景象。

NASA此举当然不仅仅是为了拍照。这是NASA的“与星球共存计划”的第一个步骤，旨在进一步了解太阳的内部结构，预防可能出现的危险。目前有一派学者认为地球的气候变化源于太阳辐射强度的改变，而不是温室效应。但是目前人类对于太阳的了解还远远不够，无法准确判断太阳辐射强度在短期内的走势。

不过，天文学家早已掌握了足够的知识，能够对太阳辐射强度的中长期趋势做出判断。这项研究还诞生了一个有名的“弱阳悖论”（Faint Young Sun Paradox），简单来说，早期太阳内部的氢氦比例比现在高，核聚变强度远不如现在这么大，因此太阳年轻时的亮度比现在低30%，照理说会让地球表面的水全部结成冰。可是考古研究表明，那时的地球表面存在大量的液态水，生命就是从这些液态水中孕育出来的。

这个“弱阳悖论”是由美国人卡尔·萨根（Carl Sagan）于五十年前首先提出来的。萨根不但是个很有名的科普作家，而且还是个非常厉害的天文学家。1972年他和同事乔治·穆伦（George Mullen）合作，首次提出了“弱阳悖论”，并为此提供了一个可能的解释。他俩推测地球早期大气中的主要成分是氨气和甲烷，它们是很强的温室气体，保证了地球温度高于冰点。后来由于生命的出现，大气中的氧气含量升高，氨气和甲烷逐渐被氧化掉了，但那时太阳的辐射强度也上来了，两者相互抵消，保证了地球温度一直维持在合适的范围内。

虽然萨根提出的这个悖论一直争论到现在，但他的解释却在提出后不久就被推翻了。科学家证明氨气很不稳定，遇到光就会分解成氮气和氢气。事实上，目前地球大气层的主要成分正是氮气，它们就是早期氨气被太阳光分解后剩下来的。没了氨气，光靠甲烷是不足以为地球保温的。

后来又有人提出了修改方案，认为二氧化碳才是为地球保温的功臣。这个理论延续了很长一段时间，以至于大部分教科书都把它视为正解，并以此来作为人类活动导致气候变化的证据之一。有意思的是，正是气候变化领域的研究推翻了这个解释。原来，科学家通过对古代土壤成分的分析，以及对海底淤泥的钻探研究，估算出古新世时期地球大气中的二氧化碳含量不会超过900ppm，大约相当于现在的三倍左右。根据模型计算，如果二氧化碳是主因，那么其含量必须至少达到现在的70倍才能抵消“弱阳”带来的影响。

2010年4月1日出版的《自然》杂志刊登了哥本哈根大学自然历史博物馆的地理学家米尼克·罗兴（Minik Rosing）及其合作者撰写的一篇论文，提出了一个新的解释。罗兴等人认为，年轻的弱阳之所以没有让地球结冰，主要原因在于当时的地球表面反射太阳光的能力远比现在要弱，因此有更多的太阳能量被地球吸收，温度才没有降得太低。

科学家们分析，当时大陆架还没有形成，地球表面大部分都是海洋，而海洋吸收太阳光的能力远比陆地高。另外，由于地球早期的生命活动微弱，大气中的硫化物颗粒浓度也远较现在低。硫化物颗粒是最主要的“云核”，如果没有它们就不会有那么多云。云也是反射太阳光的主力部队，如果没有云的反射，地球温度同样也会上升。

这个例子充分说明，科学是不讲情面的。这个新理论虽然不能推翻现有的气候变化理论，但它确实不像旧理论那么“政治正确”。可是，科学家不管这些，他们不讲政治，只认事实，即使事实与现行的政策背道而驰，科学家们也是不会屈服的。

也许有人要问，科学家为什么要花纳税人的钱去研究几十亿年前发生的事情呢？这不是杞人忧天吗？错。太阳和地球生态系统之间的关系非常重要，只有详细了解太阳的历史，以及太阳和地球之间的互动关系，才能未雨绸缪，尽早对可能发生的灾害做好准备。比如，根据现有的知识推断，太阳正处于生命周期的壮年期，其辐射强度每一亿年增加1%。如果其他条件不变的话，一亿年后地球的表面温度就将上升到金星现在的水平，到那时人类就必须另觅家园了。

那么，如果太阳辐射强度只增加0.1%会是什么情况？0.01%呢？科学家们正在做的这些研究，就是为了回答上述这些问题。