十亿年后地球大气将重回低氧水平

2021-10-20 17:42:48
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英国《自然·地球科学》杂志2日发表的一项最新研究首度表明,大气氧含量在宜居星球并非永远不变。该研究指出,地球的富氧大气将在约十亿年后回到一种贫氧、富甲烷的状态。而这一结论对人类在其他类地行星上寻找生命具有重要启示意义。

大气是一个星球自然环境的重要组成部分,与星球上的生命息息相关。判断行星是否存在生命的一个重要指标,就是可探测到的富氧大气,这显示了植物和光合作用的存在。地球目前高度含氧的大气正是地球生物圈的一大特征。不过一直以来,科学家们并不确定地球大气中这些基于氧气的生物特征有多长的寿命,尤其是遥远未来的可能情况。

此次,日本东邦大学研究人员尾崎和海和克里斯托弗·莱因哈特模拟了地球系统,通过模拟气候、生物学、地质学过程分析了地球大气条件的时间尺度。他们发现,地球的富氧大气可能会再持续十亿年,之后快速的脱氧作用,会让大气回到类似于25亿年前著名的“大氧化事件”(GOE)之前的早期状态。

25亿年前的“大氧化事件”是指大气中的游离氧含量突然增加。这一事件的具体原因迄今尚不得而知,但有若干种假说能加以解释,其中主流说法认为,由于海藻类植物进行光合作用,使得地球上的氧气迅速增加,而破坏氧气的甲烷细菌所依赖的镍元素的数量急剧减少,使大气中的含氧量大量增加。正是这一事件使地球上矿物的成分发生了变化,也使现在活动在地球上的动物有了的生存可能。而在“大氧化事件”之前,地球表面虽然已出现了海洋和陆地,但是空气中依旧氧气稀薄,因此当时的地球是“光秃秃”毫无“绿意”。

地球目前已经46亿岁高龄了,研究团队在本次调查中认为,探测到大气氧的时间可能只占地球生命周期的20%至30%。由此他们指出,如果其他星球也是如此,那么人类未来在搜索地外生命时,还需寻找其他的生物特征。

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