地球大氣將發生劇變?美國專家:氧氣含量或回到25億年前

天空之城 2022/11/27 檢舉 我要評論

綜述

對于脆弱的碳基生命而言,脫離了氧氣與水的溫床后便難以存活。因此,氧氣對于地球的重要性已無需贅述,沒有氧氣,人類也將不復存在。

在現在,我們可能對氧的存在習以為常,但氧氣并不是地球生來就有的東西,相反, 地球氧氣的出現非常艱辛。

令人擔憂的是,研究表明, 在未來地球大氣將會發生顛覆性劇變,氧含量也會「一朝回到解放前」,回到25億年前的水平。

原始大氣是怎樣的

地球誕生至今已經經歷了近46億年的歷史,在這段漫長的歷史中,地球富含氧氣的時間跨度并不算長。

地球誕生初期是一個炙熱的「火球」時期,與許多星球一樣,這時候的地球也是生命的 「煉獄」

一來,早期的太陽系并不平衡, 地球時常受到小行星的撞擊,還有說法稱正是由于彗星的撞擊才給地球帶來了水。

二來, 地球是太陽系中最大的一顆巖石行星,在引力收縮下,地球內部的壓力越來越大,產生的熱量也越來越高。

在這些因素的作用下,這時候的 地球地表呈熔巖狀態,火山活動也非常頻繁。

所以,此時的大氣主要由燃燒帶來的 甲烷、氨、水以及行星形成時自帶的 氫氣構成。

并且,頻繁的火山活動也帶來了大量有害氣體, 尤其是二氧化碳、二氧化硫以及甲烷。

也就是說,早期地球遠遠不長現在這樣, 那時候的它更像現在的金星。而地球最終沒有成為金星這樣的行星,還要歸功于它的引力。

地球的質量與引力都比金星要大,這就使得 地球有足夠重力去保持大氣的形成與存在,此外, 在重力作用下液態水也會被留在地表

加上后來地球又下了一場持續千年的大暴雨,雨水灌滿了地球的每一個盆地,讓地球徹底冷卻下來,并且還洗去了大氣中的很多二氧化碳。

不過,雖然地球降溫了,但此時的地球環境仍然不適于生命的出現。 直到大約25億年前,地球上的游離氧含量突然增加,地球進入了大氧化時期。

大氧化時期

大氧化時期持續了約4-5.4億年,在這期間,大量光合細菌開始進化。光合細菌也被稱為藍綠菌,最重要的就是它們的光合作用。

于是, 在大氧化時期,大量光合細菌與太陽同時作用,向大氣中不斷釋放氧氣。大氣中逐漸增多的氧氣遇到紫外線后又在上層大氣形成臭氧,進而在地球上空形成了 臭氧層。

光合細菌至今仍存在在地球上,至于數億年前光合細菌爆發的原因,目前學界還尚無定論, 只知道它們的爆發導致了大氣中游離氧含量的增加。

隨著大氣中氧氣含量的增加,地表上的礦物質也發生了變化。 幾乎所有含磷物質遇氧后都會發生反應,隨后磷化物攜帶氧氣沉入地表,再進入海洋表層。

當氧氣沉入到深海區域后又會與沉積在深海的磷發生反應,同樣的過程又會發發生。就這樣,周而復始,氧氣含量持續上升,最后造就了一個適宜生物生存繁衍的地球環境。

自此之后,地球上的復雜生命開始慢慢出現,在經過一次次的進化之后成為了如今地球上的各種生物。

地球大氣或再發生劇變?

盡管經歷了億萬年的漫長演化,但直到今天,地球上的大部分生命離開了氧氣仍然無法生存。

可是,此前發表在頂級期刊 《Nature Geoscience》上的一項研究卻表明, 地球大氣將會發生顛覆性劇變,地球氧氣含量或許會回到25億年前的水平,也就是大氧化事件之前的狀態。

在為人類尋找「第二家園」的過程中,國際科學團隊發現隨著太陽的老化,太陽的溫度還會上升, 輻射到地球的熱量也會增多。

二氧化碳吸收熱量后會分解,更多的熱量就意味著消耗的二氧化碳也會越來越多。這樣一來,地球上的二氧化碳含量就會減少,而二氧化碳就是植物進行光合作用的「原料」,隨著原料的減少, 植物釋放的氧氣當然也會減少。

二氧化碳的減少對所有光合作用生物而言都是致命的打擊,最終, 這些產生氧氣的生物會漸漸死亡,大氣中的氧含量也就不斷減少。

在這種條件下, 地球氧氣的終結大約要經歷10億年的時間。而可怕的是,氧氣的消耗還與 溫室效應息息相關。

科學家指出,隨著溫室效應的加劇, 甲烷釋放量會不斷增加,這就會加速氧氣耗盡的過程,導致氧氣終結的時間從10億年縮短到10000年。

具體的分析主要來自于計算機模擬,科學家建立了相應的模型,對地球表面元素的演變進行了模擬。

模擬結果顯示, 在未來的10億年來,地球的氧氣水平會急劇下降。盡管最終氧含量會受到多種因素的影響,但無可置疑的是,氧氣終結之時就是地球大部分生物滅絕之時。

到那時, 厭氧細菌和一些原始細菌又會重新接管地球,不過沒了氧氣, 復雜高級的生命形式也不會再出現。

結語

種種研究表明,未來的地球可能不會像如今這般適宜人類居住,因此,科學家們一直在試圖為人類尋找「第二」家園,希望在人類不得不離開地球家園之時,能有第二顆星球接納人類。

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