早期地球大气的甲烷、氨 、有机气溶胶与暗弱太阳问题

地球大气演化是地球系统科学研究的重要内容。早期太阳紫外、极紫外辐射和太阳风是影响地球大气演化的重要外部因素，所以，地球大气演化也涉及太阳的演化。在地球的早期，太阳辐射比现在弱得多，但大量的证据表明早期地球却比今天更温暖，这一看似矛盾的问题被称为暗弱太阳问题，是近几十年来地球大气演化研究中的一个重要问题。最近的研究表明大气中甲烷光分解产生的有分形结构的有机气溶胶可能对早期地球大气中的氨气提供保护，可以大大提高氨气含量，而氨气是一种温室气体，有助于提升地面温度。该观点对暗弱太阳问题提出了一种解释。但此观点尚缺乏大气光化学和辐射传输计算的支持，也没有解释早期地球大气中氨气的来源。本项目将使用大气光化学和辐射传输模式，提出新的机制解释氨气的来源，并计算甲烷、氨气和有机气溶胶的总温室效应，从而有助于解决暗弱太阳问题并更好地理解地球大气演化历史。

本项目在2012-15年主要关注系外行星宜居性和生命信号探测问题的理论研究。项目组所取得的主要成绩有：1）国际上首次利用空间望远镜观测得到了较高分辨率的红矮星紫外辐射谱，并利用1维行星大气光化学模式计算了红矮星紫外辐射谱对其宜居带内类地行星大气成分和生命信号探测的影响，项目组的理论计算结果得到了国际同行独立工作的验证；2）国际上首次提出在强紫外辐射条件下的行星大气逃逸可能是一个自我调控的过程;3）国际上首次阐述红矮星的主序前阶段光度演化对周围行星的宜居性的影响。