地球上的碳都到哪兒去了

袁　越

地球的前半輩子是在二氧化碳的籠罩下度過的。可根據2007年測，得的數據顯示，地球大氣層中的二氧化碳濃度只有0.0384％，也就是384ppm(1ppm等于百萬分之一)，地球上的二氧化碳都到哪兒去了?

二氧化碳是著名的溫室氣體，它能讓太陽光順利通過，卻會阻止地表熱量的散失。

地球和太陽的距離適中，但在地球形成的初期，太陽的輻射強度只有現在的四分之一，為什么那時的地球沒有被凍成冰球呢?最新的理論認為，正是由于二氧化碳產生的溫室效應，使得地球的溫度不至于太冷，水的3種形態都存在。液態的水(比如降雨)能夠溶解空氣中的二氧化碳，把它變為碳酸鹽，沉積到巖石層中。地球的內部很熱，沉積在地殼中的碳經常會隨著火山噴發而重新變為二氧化碳釋放到大氣中，這就形成了一個碳循環。

經過幾億年的時間，這個碳循環逐漸達到了某種平衡。空氣中二氧化碳濃度高了，地表溫度就升高，海水蒸發速度便會加快，形成更多的雨水，把更多的二氧化碳帶到地面，再被火山重新噴到空氣中。空氣中的二氧化碳濃度降低后，情況就正好相反，大氣溫度降低，降雨減少，碳沉積速度也跟著降低，但火山活動不受影響，所以大氣中的二氧化碳濃度就會重新上升。

由此可見，水真是個好東西。一方面水能通過自身的循環，帶動碳循環，穩定地表溫度。另—方面，液態水的化學結構非常適合作為溶劑，讓各種分子在水溶液中進行隨機碰撞，生命就是在這種碰撞中誕生的。

生命的誕生促成了另一個碳循環。眾所周知，生命的基礎是光合作用，就是利用太陽提供的能量，把二氧化碳中的碳元素提取出來，連接成一條長短不一的碳鏈。這樣的碳鏈被稱為“有機碳”，因為它既能作為建筑材料，搭建成生命所需的各種有機分子(碳水化合物、蛋白質和氨基酸等)，又能燃燒自己，產生能量供生命使用。有機碳的燃燒過程又可以稱之為“氧化反應”，其產物就是二氧化碳和水。

生命是在大約35億年前出現的。經過十幾億年的積累，碳循環再度達到了一種動態的平衡。通過生物圈進行循環的碳的總量是巨大的，據估計，地球大氣層中每年大約有1100億噸的碳被光合作用轉化成有機碳，其中99.99％又通過氧化反應而被重新釋放到大氣中，只有不到0.01％因為地質變動的原因而留在了地殼里。別看這是一個很小的數字，但經過很多年之后，累積起來就很可觀了。難怪地球大氣中的二氧化碳濃度變得如此之低，大部分碳元素都以各種形式留在了地下。

假如這些有機碳都能被人類利用的話，根本就不會有什么能源危機了。可惜的是，絕大部分有機碳都無法被人類利用。

就拿石油來說吧。石油的形成需要4個條件，缺一不可。首先，有機碳必須被密封在一個完全無氧的地方，比如某些特殊情況下的海底淤泥層。其次，有機碳必須被適當的高溫蒸煮，好讓原本很長的碳鏈斷裂，變成只有5～20個碳的短碳鏈，這就是所謂的“原油”。這樣的溫度條件只有地下2200～4500米的地方才有，所以這個地段被稱為“油窗”。第三，石油比水輕，只要稍微有個裂縫就會漏出地面，地球上形成的原油有超過90％都是這么被浪費掉的。第四，剛剛形成的原油存在于巖石的孔隙中，必須先被某種帶有微孔的巖石過濾并集中，才能變成具有開采價值的油田。

所以說，地下有油的國家實在是太幸運了。

目前人類每年因燃燒化石能源而向大氣中排放約75億噸碳。相比之下，因火山爆發而排放出來的碳還不到人類排放量的1％。

南極冰鉆的結果證明，地球大氣中的二氧化碳濃度在過去的1萬年里—直在260～280ppm范圍內波動，但自工業化以來這個數字就開始逐年上升，目前已經接近400ppm。如果僅僅計算因燃燒化石能源而產生的二氧化碳排放，這個數字還應該再增加一倍。但是有證據顯示，大氣中二氧化碳濃度的提高加快了森林的生長速度，促進了土壤對二氧化碳的吸收，這說明大自然正在努力地試圖平衡人類帶來的影響。

但是，大自然的平衡能力是有限的。面對突然多出來的這些碳，大自然一時也應付不過來了，人類必須自己想辦法。

(摘自《新聞晚報》)