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霍金的担心又被印证,研究发现:未来地球人类会灭绝于缺氧

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李论科学 2021-03-04 11:32

在地球的大气中氧气占到了21%,其余的都是一些惰性气体,例如占比达到了78%的氮气,还有一些微量的稀有气体等等。

其中氧气是地球绝大部分生命必不可少的成分,就拿我们人类来说每时每刻都要呼吸空气获取其中的氧气来供身体内部进行化学反应。

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有时候我就在想,为什么地球生命的生存需要氧气呢?这使得生命的存在高度依赖本星球的大气环境,也严重阻碍了人类去往外星球的脚步;

因为外太空、包括外面的很多星球并没有像地球这样的大气条件,我们不得不穿上厚重的宇航服,背上氧气罐,才能在地球以外的世界生存。

其实生命的存在不一定需要氧气,而是地球上氧气的大量存在,选择了今天地球上的生命形式。

因为我们地球的大气环境并不是一直都是今天这般模样。在地球诞生之初是一个炙热的火球,火山喷发、陨石撞击,地球表面布满着流淌的熔融岩浆。

那个时候地球的大气中基本上都是二氧化碳、一氧化碳、氮气、甲烷、氨、硫化氢、水蒸气等等这些对现在地球生命来说有毒有害的气体,当时地球的地球大气中唯独没有氧气。

因为这个时候的游离氧基本上都以化合物的形式被固定在了分子当中,随着地球的冷却,海洋的形成,小行星撞击、火山喷发的减少,这些有害气体的释放逐渐减小,直到停止释放并趋于稳定。

就是这样的地球,生命依旧在海洋中诞生了,不过当时的生命只是一些简单的单细胞生命,它们的生存不需要氧气,只需要从太阳光获取能量、然后利用二氧化碳、或者是甲烷、氨等等,通过把这些物质合成为有机物质供自己生存,并且会释放出氧气。

这样的生命,这样的大气环境自地球诞生起一直保持了大约20亿年,在这之后,地球上有一种叫蓝藻细菌的单细胞生命出现了大爆发,它们大量的消耗空气之中的二氧化碳、甲烷,并且不断的释放氧气。

引发了地球历史上著名的“大氧化事件”,氧气在短短的几十万年间迅速地增加,大气中的碳被固定在了有机物当中,并随着地质沉积到了底层之下,这样的变化也导致了地球上当时绝大部分的厌氧细菌的死亡。

取而代之的是,好氧细菌的崛起,以及多细胞生命的出现,好氧生命的繁荣一直延续到了今天,包括我们人类在内,所以说并不是人类选择了氧气,而是地球环境选择、造就了人类。

2018年科学家在俄罗斯西北部地层中发现了大量的结晶盐岩,可以追溯到大约20多亿年前,它们是地区海水蒸发以后留下的结晶盐,其中有大量的硫酸盐,是硫和氧气形成的。

这个发现证明了地球上曾经发生过的大氧化事件,也证明了大氧化事件发生的事件以及速度,都和之前的猜测是一致的。

今天地球上的生命正好相反,我们利用氧气,通过各种形式的氧化反应将大气中的氧气又重新固定在了化合物当中,例如各种动物、细菌、包括人类的生命活动。

更为重要的是,人类工业时代以来大量地将曾经埋藏在地下的有机燃料挖出来燃烧,不仅消耗了氧气,还向大气中释放了非常多的二氧化碳。

短短200年的时间,我们已经引发了非常多的气候问题,今天大气中的二氧化碳浓度为412.48ppm,年增长率约为2.1 ppm/年,比工业时代之前的280ppm高出了许多。

虽然地球上现在依然有植物在消耗二氧化碳产生氧气,但是随着人类生活圈的扩张,对植物的砍伐,目前植物对二氧化碳的消耗量远远跟不上人类的产出量。

如果与24亿年前发生的“大氧化事件”相比,人类目前正在使得地球经历着“脱氧事件”,虽然速度很缓慢,但是二氧化碳的排放引发的温室效应,是一个连锁反应。

地球温度的升高会加快两极冰雪的融化,导致极地中封存的甲烷被释放、以及海洋温度的升高,也会使得沉积在海底的甲烷水合物分解并释放甲烷,这种气体是二氧化碳温室效应的25倍;

会严重加剧地球大气温度的升高,引发更多的干旱、森林火灾,破坏植被的同时,又释放大量的二氧化碳。

如果人类按照目前的状态发展下去的话,地球将在短短的数十万年后会彻底地脱氧,到时风水轮流转,又是厌氧细菌的天下。

如果人类从现在开始开发出清洁能源,不再排放温室气体,将大气温度上升的趋势控制住,是否能自救?

并不可以,地球未来还是会自发的经历“脱氧事件”,而引起这种效应的是太阳光度的增加,随着太阳年龄的增长,它的燃烧并不会减缓,太阳越老、它燃烧的越猛烈,越迅速。

光度的增加就会使得可见太阳光谱发生变化,整体会发生蓝移,也就是说太阳光中的红光会消失,增加更多的蓝光以及紫外线。

就算紫外线没有杀死植物,太阳可见光谱的变化,也会直接影响到植物的光合作用,使得植物产生氧气的效率降低。再加上地球温度的升高,同样会引发失控的温室效应。

所以说地球发生脱氧事件是必然的,这大约发生在10亿年后。

到时地球的温度会将所有的液态水蒸发,地球又重新回到那个充满毒气的高温世界。

对地球未来大气中氧气变化的研究发表在《自然地质学》杂志上。研究表明,氧气并不是一颗宜居行星固有不变的特征,对于地球来说大气中氧气的存在只占到了地球生命1/3的时间。

而在其余的时间中,地球大气并没有氧气,但是依旧有生命的存在,所以这可以指导我们在寻找外星生命的时候,并不一定非要和地球的大气环境一样。

这项研究也再次说明了现在的地球生命只不过是地球现在环境的产物,包括人类在内也都是地球的过客,地球并可能是人类一直的家园,这正是霍金所担心的,这也是为什么人类现在在寻找另外一个家园的原因。

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