在白垩纪最温暖的时期，地球大气的密度和组成是什么?

Question

在恐龙时代，极地地区有一段时间是无冰的。地球明显变暖了很多，但温室效应并没有失控。

这很可能是因为大陆的构造使洋流更能在全球范围内传递热量。火山活动(当时更活跃)产生的颗粒尘埃积聚在平流层，将太阳的热量和光反射回太空。

像恐龙这样巨大体型的生物能够进化的一个原因是，在这一时期，大气中存在着如此巨大的身体呼吸和新陈代谢所需的氧气。

同样，化石记录表明，由于二氧化碳含量较高，这一时期的植被规模要比今天大得多。

这种大气必须有更大比例的氧气(对恐龙而言)和二氧化碳(对温室效应和更大的植物生物量而言)，或者是更密集的大气，或者两者兼而有之。

当时的大气密度是多少?以今天海平面和标准温度下的气压计算，还是以STP(标准温度和压力)下的千克/平方米计算?

O2和CO2的百分比是多少?

Answer 1

最近的分析史前琥珀中保存的气泡的内容显示，当时的氧气成分为32%，而当时的氧气含量略低于32%今天的21%．这些微小的气泡已经被困在这些琥珀样本中大约8000万年了，这可以追溯到恐龙和其他大型生物漫游地球的白垩纪。

上述分析还显示，氮气占其余部分，氩气、二氧化碳和其他微量气体节省1%。二氧化碳的百分比没有具体说明，但提到的是类似于今天大气中的氧气与二氧化碳的比例。当时大气的总气压和空气密度是否更大没有被提及，很可能是因为很难从样本中确定这一点。

如果当时的大气中氧气含量比现在高50%，但海平面的气压和密度与现在相同，陆地动物的肺占身体总质量的比例就会更低，从而允许恐龙等超大质量生物的存在。

我断言，6500万年前撞击尤卡坦地区的小行星导致大部分森林和其他陆地植被被点燃。整个地球都会着火，最后氧含量降低来他们现在是什么样子．这是通过分析4000万年前小行星撞击后的琥珀气泡得到证实的，揭示了一个大气成分氧含量也接近今天的水平。

恐龙和其他大型陆生动物那时无法卷土重来，因为大气中较低的氧气含量会限制新陈代谢，以维持庞大的体型。

Answer 2

为了回答这个问题的$p_{CO_2}$方面，这里有一个由《肯特与穆托尼》(2013)：

它是根据罗耶(2010)和比尔林和罗耶(2011)，使用了各种各样的代用物，但大多数化石叶气孔为白垩纪。现在可能有点过时了，但大多数文章给出的数值都在同一范围内:白垩纪-古近纪边界约为400~ 500ppm，在此之前，数值在500 ~ 1500ppm之间波动，在白垩纪中期达到最大值。

至于$p_{O_2}$，我找不到最近的编译，但根据Poulsen et al. (2015)，对塞诺曼年(即从上一张图中得到的高$p_{CO_2}$时期)的估计从10%到(实际上正如另一个答案所表明的那样)32%之间变化很大。引用如下:

我们重点模拟了Cenomanian，一个白垩纪中期阶段，其特征是高$p_{CO_2}$[例如，(12)]和过去约1亿年来最温暖的条件(13)。从稳定同位素碳组成推断的古$p_{O_2}$估计表明，在这段时间内，大气中$O_2$的百分比低至10 - 11%(7,9)，而一个生物地球化学模型显示该水平高达32.5%(6)。

参考文献7和9是关于Falkowski等人(2005)和Tappert等人(2013)，而文献6为伯格曼等人(2004)．