科学家计算地球大气中氧气的“寿命”

2021年03月02日 15:18 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,此前有科学家预测,大约50亿年后,太阳将膨胀并吞噬掉我们的家园。但事实证明,地球上的生命可能有一个更早的终点。一项新研究发现,在大约10亿年后,大气层将迅速失去大部分氧气,这可能对寻找其他星球上的生命具有重要意义。

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富含氧气的大气层是地球的定义特征之一,这种重要气体占空气的20%左右。这对人类和其他大多数以地球为家的动物来说当然是个好消息,我们要感谢植物。但富含氧气的大气能坚持多久呢?在新研究中,来自佐治亚理工学院和东邦大学的研究人员开始调查地球大气氧的长期稳定性。

该团队对地球的系统进行了模拟,包括气候、生物和地质过程,甚至是太阳的亮度,并观察了氧气水平在空气、水和岩石之间穿梭时的变化。虽然过去其他研究已经模拟了其中的一些系统,但这些新的模型比平时更加复杂。

研究人员发现,地球的含氧大气很可能还会持续10亿年,然后才会相对迅速地骤降。研究小组表示,到了距今约11亿年的时候,氧气水平很可能会下降到只有现在大气层水平的百分之一。

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根据模型,导致这种脱氧的主要原因是太阳。随着年龄的增长,我们的母星预计将变亮变热,这将提高地球表面温度,并分解大气中的二氧化碳。这两个因素会杀死植物生命,使地球失去主要的氧气来源。

这种未来的大气层最终会与远古时代的大气层有着惊人的相似性。毕竟,即使地球并不总是那么宜居的地方。它始于大约24亿年前,那时微生物进行光合作用,后来植物开始大量抽出氧气。这为多细胞生命的出现铺平了道路。

虽然这一发现似乎不会对我们今天的生活产生直接影响,但它确实使寻找外星生命迹象的工作变得复杂起来。由于氧气与地球上的生命有着千丝万缕的联系,天文学家长期以来一直认为它是一种有用的特征,可以在系外行星的大气层中寻找,因为它可能表明外星生命的存在。

现在,人们越来越清楚地认识到,要想找到适合居住的世界,仅仅在太空中寻找合适的点是不够的,合适的时间点也是关键。研究小组计算出,氧气可能只能在行星整体寿命的20%到30%的大气层中被检测到。

当然,它仍然值得寻找,但该团队建议,应该注意还有其他潜在的生物信号。其中之一可能是一种富含甲烷的有机雾气,他们预测,在未来遥远的地球上,氧气后的空气中会弥漫着这种雾气。最令人好奇的是,这听起来很像现代土卫六的大气层。

这项研究发表在《自然地球科学》杂志上。

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