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10亿年后,地球将重度缺氧,不再适合人类居住
辛雨/中国科学报
2021-03-04 08:47 
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。终有一天,地球会截然不同。图片来源:Alexandr Yurtchenko / Alamy

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)

责任编辑:杨漾

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