对于地球生物来说,氧气是必不可缺的物质。在我们的体内,氧气可以参与各种各样的生物化学过程,维持生命的运行。一旦离开氧气,一个人在几分钟内就会死亡。

如果有一天,地球上的氧气逐渐枯竭,以至于人类难以呼吸,那会不会是世界末日呢?

你可能觉得这件事不太可能,不过国外的两位科学家分析后认为,地球的氧气含量波动有可能会走到这样的极端,以至于给地球生物带来灭顶之灾。

当地时间11月15日,德国的《法兰克福评论报》网站刊登了一篇文章,介绍了日本东邦大学的Kazumi Ozaki佐治亚理工学院的Chris Reinhard在英国学术期刊《自然·地球科学》上发表的论文。在文中,两位科学家就提出了这种可能,引起了人们的关注。

其实我有点纳闷,因为他们的论文是在3月1日发表的,不知道德国这家媒体为啥过了大半年才想起来介绍,然后最近还在咱们国内引起了关注。不过,既然大家在关注这件事,咱们就来说说他们的研究内容吧。

实际上,这两位科学家当时是在参与美国宇航局的一项名叫NExSS的计划,这个计划的目标就是探索和评估系外行星的宜居性。在这个过程中,地球的气候是最好的模板之一,所以两个人也希望通过对地球气候的变化和发展来更好地理解系外行星,于是取得了这次研究的成果。

在地球大气中,有78%都是氮气,氧气占了21%,另外还有0.9%的氩气和0.1%的其他气体。不过,氧气的含量并不永远维持在21%的比例,纵观历史,地球大气中氧气的含量有过许多次波动。

(图片说明:地球大气层)

甚至在地球形成的前20亿年时间里,我们的行星上几乎没有氧气存在。直到一种名叫蓝藻的生物出现,情况发生了改变。这种生物含有叶绿素,可以进行光合作用,将大气中的二氧化碳转化为氧气。再加上火山喷发也释放了一些气体,地球迎来了大氧化事件,从此适合靠氧气生存的生命存在。

从那时候开始,光合作用就成为了地球大气中氧气含量的决定性因素之一,一度因为氧气太多,导致石炭纪出现3米长的“巨型蜈蚣”、翼展70厘米的巨脉蜻蜓。更加夸张的情况下,地球过高的氧气含量甚至在24亿年导致地球大降温,冰盖一度延伸到赤道附近,也就是著名的雪球地球时期。

(图片说明:雪球地球)

经历了漫长的岁月,地球的氧气含量来到了今天的21%,对于人类来说已经相当舒适。不过,Ozaki指出:地球这个含有氧气的大气层,并不是它的永久特征。

在未来,植物的光合作用仍然在极大程度上影响着地球氧气的含量。不过,这些植物能长成什么样,也要取决于另一个因素,那就是我们的太阳。

世界上没有什么是永恒不变的,我们呼吸的氧气是这样的,太阳也是如此。

我们知道,太阳在数十亿年的时间里通过核聚变发光发热,并且未来50亿年里仍将如此。核反应原理是不变的,但是太阳本身却会变。随着太阳的老化,它会逐渐开始升温,变得越来越热,导致地球温度也不断上升。

(图片说明:太阳在不断地变热)

当太阳的温度升高到一定程度时,地球大气中的二氧化碳将会出现分解反应,逐渐减少它们的含量。你可能觉得这些导致温室效应的罪魁祸首消失是好事,其实不然。因为有一大批生物还需要依赖它们生存,那就是植物。

如果大气中没有了二氧化碳,植物要如何进行光合作用呢?随着二氧化碳的减少,植物也将大批死亡。这会直接导致植食性动物因此而灭绝,进而影响到肉食性动物。另外,没有了光合作用,地球上的氧气也会减少。

那么,这样的变化,会发生在什么时候呢?

(图片说明:10亿年后太阳甚至可能将海洋烤干)

天体的变化总是漫长的,他们推测,地球氧气的骤减会出现于大约10亿年后。在这10亿年的时间里,地球的大气变化其实不大。但是,一旦到达了临界点,那么一切都会进展得非常迅速,在10000年的时间里,氧气水平会急剧降低,从量变引发质变。

这个降低的幅度也是相当惊人的,根据两位科学家的推测,届时地球大气层中氧气的含量可能会降低到只有今天水平的1/100万!

这还不算完。他们发现,随着氧气含量的降低,大气中甲烷的含量开始大幅上升,甚至达到今天的10000倍。大气的变化实在过于剧烈,以至于地球生物难以适应,大批死亡。

(图片说明:缺氧会导致大灭绝事件发生)

还有更加恐怖的后果:氧气含量降低的同时,臭氧也开始减少,以至于地球的臭氧层逐渐消失。臭氧层是抵御一些辐射的重要护盾,当臭氧层消失时,太阳的紫外线就会进一步残害地球生物。

高温、缺氧、大气剧变、恐怖辐射……在这些因素之下,地球上的动植物,不论是活在地表的还是生存于水下的,都将会面临灭顶之灾,逐渐消亡。在一些阴暗处,只残留着一些生命力顽强的微生物。到那个时候,我们的地球将会退回到数十亿年前,重新由微生物统治。

(图片说明:水熊虫的顽强生命力或将在这样的环境下幸存)

说到这,我想起了电视剧《功勋》中袁隆平桥段里谭胖公临死前说的那句话:过去就是足够远的未来,未来就是足够远的过去。在10亿年后,地球的生态系统可能退回到20亿年前的水平,重新成为微生物的天下。

我们开篇说了,两位科学家进行这样研究的出发点,是为了评估系外行星的宜居性。通过这次研究,他们再次印证了一个观点:氧气不是评判一颗系外行星宜居性的唯一标准,即使没有氧气,它也可能孕育了生命,虽然这样的微生物未必是我们想要找到的生命,但它们也是有可能存在的。

(图片说明:系外行星)

谁知道呢,没准多少光年外,就有一颗行星已经走完了科学家推测的历程,退回到了微生物统治的时代,等着我们去发现呢。

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来源:姿势分子knowledge