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科普丨地球上的氧气,到底从何而来?

 人文之光 2023-04-01 发布于辽宁

当代人类对火星、月球的探索,往往纠结于一个很无奈的现实:那就是月球和火星没有氧气。这让人类移民外星的想法不得不长期且无限期搁置下去。

其实对于地球来说,氧气也并非起初都有。如果有地外文明在40亿年前抵达地球,估计也会觉得地球是无法产生生命的:毕竟,地球不存在氧气。

换句话说:氧气并非起初就存在于地球上,而是后来才产生的。那么,地球上的氧气,到底从何而来?

1、氧气的两大来源

现代科学家认为,氧气大致来自于两个来源。

第一是来自于植物的光合作用。当然事情还得从35亿年之前说起。

话说地球诞生于46亿年前,那时候整个太阳系是混乱的,也是死寂一片的。那时候的太阳系和当下截然不同。地球也宛如另一个世界。之后的数亿年时间里,地球上出现了较为原始的生命。不过,那时候的生命属于厌氧生物——对于没有氧气的地球环境十分适应。

这一切在35亿年前发生了变化。那时候,地球上出现了严重光合细菌。这些光合细菌可以通过光合作用贡献氧气。

起初,这种细菌的出现并没有对地球环境造成太大影响。但随着光合细菌的繁衍和壮大,地球上的生物逐渐面临生存危机:宛如对人类来说,空气中二氧化碳的比重不断拉升会影响人类的生存一样,光合细菌的不断繁衍,不断贡献氧气在空气里,也让当时的厌氧生物感到面临生存危机。终于,随着光合细菌提供的氧气抵达一定的临界点以后,远古地球出现了一次生物大灭绝。

其实火星历史上也有类似的现象:远古火星一度出现过原始生命,但是原始生命不断向火星空气里排放甲烷,导致火星的环境发生变化,最终导致火星出现了物种灭绝。

18亿年前,随着地球中氧气的比例不断提高,最终,氧气出现在大气层中。而地球生物的演化方向,也意味着需要能适合氧气的生物发展。人类算是这一变故的受益者。

第二,则是来自水的分解。

我们知道,水的成分是由氢原子和氧原子组成的。而有时候,水因为一些自然因素(比如被光分解),也会产生出大量的氧气被排放到空气中。

2、生物与氧气

总之,地球经过若干亿年的发展,逐步形成了当下我们所熟知的状态。其实很多事情的发生,往往是偶然现象。同时,地球在46亿年的历史上,因为自身环境变化,也淘汰了绝大多数生物。比如氧气的出现,导致了厌氧生物的灭绝。对于地球来说,这些灭绝了的厌氧生物,算是地球真正意义上的原住民。

之后的几十亿年岁月里,地球上的氧气变化,也决定了很多生物的兴衰:比如随着氧气比例的提高,厌氧生物被淘汰出局,地球的生物需要适合氧气环境才能生存。而在数亿年前,因为地球氧气的比例不断激增,导致地球进入巨虫时代:宛如老鹰大小的蜻蜓出现在地球上。而一些不适合当时氧气环境的生物,则沦为了巨虫的口粮。

而之后氧气比例的降低,也导致了巨虫时代的落幕。

对于人类来说,人类文明的前景,也和氧气比例息息相关:氧气比例如果太低,必然导致人类呼吸困难,面临生存危机。但如果氧气比例太高,人类也是无法适应的。

总之,在地球以往46亿年的历史,往往是地球选择生物,而非生物选择地球。

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