如今 ， 氧气约占地球大气的21% 。 这对于像人类这样需要氧气才能生存的大型复杂生物来说很重要 。 但在地球历史的早期 ， 氧气含量要低得多 ， 而且在遥远的未来 ， 氧气含量可能会再次降低 。 近日 ， 发表在《自然—地球科学》的一项研究发现 ， 10亿年后 ， 地球大气层将变成贫氧、富甲烷状态 ， 不再适合人类居住 。
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【生物|10亿年后，地球将重度缺氧，不再适合人类居住】终有一天 ， 地球会截然不同 。 图片来源：Alexandr Yurtchenko / Alamy
日本船桥东邦大学的Kazumi Ozaki和美国佐治亚理工学院的Chris Reinhard模拟了地球的气候、生物和地质系统 ， 分析预测了地球大气条件将如何变化 。 研究人员称 ， 在接下来的10亿年里 ， 地球大气将保持富氧状态 ， 之后快速的脱氧作用会让大气回到类似于24亿年前大氧化事件前的状态 。
研究人员认为 ， 地球的含氧大气层不会是一个永久特征 。 这种转变的一个核心原因是 ， 随着太阳老化 ， 它将变得更热 ， 并释放出更多的能量 。 由于二氧化碳会吸收热量并分解 ， 因此太阳老化会导致大气中二氧化碳的数量减少 。
Ozaki和Reinhard估计 ， 10亿年后 ， 二氧化碳水平将变得过低 ， 以至于包括植物在内的光合作用生物将无法生存和产生氧气 。 这些光合生物的大量灭绝将是氧气大量减少的主要原因 。
“氧气的下降将是非常极端的 ， 我们估计现在的氧气将比未来多100万倍 。 ”Reinhard说 。
研究人员还估计 ， 届时大气中的甲烷将同时增加 ， 并达到目前的1万倍之多 。 一旦地球大气开始发生变化 ， 它们将迅速发展 。 研究团队的计算表明 ， 大气中的氧气可能在短短1万年里消失 。
生物圈无法适应如此剧烈的环境变化 。 Reinhard表示：“之后 ， 地球上的生命将只剩下微生物 ， 目前隐藏在暗处的厌氧菌和原始细菌将再次占据主导地位 。 ”陆地生物和水生生物将不复存在 ， 臭氧层将消耗殆尽 ， 将陆地和海洋暴露在高浓度的紫外线和炙热的太阳下 。
这项研究是美国宇航局行星宜居性研究项目的一部分 ， 含氧的生物特征通常用于识别宜居行星 ， 该预测对寻找其他行星上的生命具有一定意义 。
约翰斯·霍普金斯大学的Natalie Allen认为 ， 氧气以多种形式存在 ， 是一种非常重要的生物信号 ， 并与地球上的生命紧密地交织在一起 。 但新预测表明 ， 氧气的存在是可变的 ， 在一个宜居星球上并不会永久存在 。
波多黎各大学的Kevin Ortiz Ceballos认为 ， 对于其他恒星周围与地球非常相似的行星来说 ， 在它们的大气中可能检测不到大量的氧气 ， 即使它们能够支持或曾经支持过复杂的生命 。 他表示 ， 在行星周围没有检测到氧气并不意味着它们不适合居住 。
Ozaki和Reinhard认为 ， 可以用其他生物特征代替氧气来寻找外星生命 。 例如 ， 行星大气中的碳氢化合物雾气可能会提供更持久的外星生命特征 。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41561-021-00693-5
（原标题 10亿年后 ， 地球将重度缺氧）
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