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新研究发现在大约10亿年后地球大气层将迅速失去大部分氧气

新研究发现在大约10亿年后地球大气层将迅速失去大部分氧气

新研究发现在大约10亿年后地球大气层将迅速失去大部分氧气

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta:今天,氧气约占地球大气层的21%。它富含氧气的特性对于像人类这样需要这种气体才能生存的大型复杂生物来说,是理想的选择。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。

日本船桥东洋大学的小崎和美和亚特兰大佐治亚理工学院的克里斯-莱因哈德模拟了地球的气候、生物和地质系统,以预测地球上的大气状况将如何变化。研究人员表示,地球大气层将在未来10亿年内保持高水平的氧气,然后急剧恢复到低水平,让人联想到大约24亿年前所谓的大氧化事件之前的水平。

这种转变的一个核心原因是,随着我们的太阳老化,它将变得更热,释放出更多的能量。研究人员计算出,这将导致大气中二氧化碳的数量减少,因为二氧化碳会吸收热量,然后分解。Ozaki和Reinhard估计,在10亿年后,二氧化碳水平将变得如此之低,以至于光合作用生物,包括植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。

研究人员还估计,大气中的甲烷将同时增加,达到今天大气量的1万倍之多。一旦地球大气层的变化开始发生,它们将迅速发展。该团队的计算表明,大气层可能在短短1万年左右的时间里失去氧气。之后,地球上的生命将只剩下微生物,一个目前许多厌氧菌和原始细菌躲在暗处的世界又将接管地球。陆地生物将不复存在,水生生物也将不复存在。臭氧层将消耗殆尽,使地球和海洋暴露在高浓度的紫外线和太阳燃烧产生的热量之下。

这项研究是作为美国宇航局对行星宜居性研究项目的一部分进行的,其预测对寻找其他行星上的生命有影响。含氧的生物特征通常被用来识别宜居行星。氧气,以其多种形式存在,是一个非常重要的生物信号,因为它与地球上的生命交织在一起。但新的预测表明,氧气的存在是可变的,可能在一个可居住的星球上不是永久性的。

这表明,即使对于其他恒星周围与地球非常相似的行星来说,在它们的大气层中也可能检测不到大量的氧气,即使它们能够支持或已经支持了复杂的生命,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建议,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。

相关报道:科学家计算地球大气中氧气的“寿命”

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta: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。

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。

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。

相关报道:十亿年后的地球会有很大的不同 大气层将仅含有极少的氧气

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta:科学家说,在非常遥远的未来,大约10亿年后,地球的大气层将仅含有极少的氧气,这将使地球不适合复杂的有氧生命居住。今天我们的大气层含氧量约为21%,这种富含氧气的特性使其成为像人这样的大型复杂生物的理想环境。在地球遥远的过去,地球的氧气含量要低得多,科学家们认为,在遥远的未来也可能出现类似的低氧含量。

来自Toho大学的研究人员Kazumi Ozaki和来自佐治亚理工学院的Chris Reinhard对地球的气候、生物和地质系统进行了建模,以了解未来的条件将如何变化。他们的研究发现,在未来10亿年内,地球大气层的氧气含量会很高,然后会急剧恢复到类似于大约24亿年前发生的所谓大氧化事件之前的低水平。

研究人员表示,他们发现我们星球上富含氧气的大气层并不是一个永久的特征。他们预计氧气水平变化的一个主要原因是,随着太阳的老化,它变得更热,释放出更多的能量。预计这将促使大气中二氧化碳的数量减少,因为它吸收热量并分解。

据计算估计,在10亿年内,地球的二氧化碳含量将变得如此之低,以至于植物等光合作用生物将无法生存,继而无法产生氧气,光合生物的大量灭绝将是地球上氧气大量减少的主要因素。

Reinhard认为,地球上氧气的下降将是极端的,大约比现在少100万倍。同时,甲烷的含量将急剧增加,约为今天大气中甲烷含量的1万倍,从富氧到缺氧的变化据信将在大约1万年内发生。

相关报道:太阳变热引发地球生态浩劫! NASA:二氧化碳消失「氧气归零」

(蜘蛛网eeook.com报道)据ETtoday(记者 张靖榕):地球将在未来因太阳愈趋高温而跟着变暖,进而让二氧化碳与仰赖二氧化碳完成生命周期的生物凋零,再演变成氧气、物种的消失殆尽,最后成为不再适宜生物居住的星球。这是一项在《自然地球科学》(Nature Geoscience)发布的研究,由美国太空总署(NASA)与日本东邦大学、美国乔治亚理工学院共同进行的研究。

综合外电报导与杂志内文,地球形成后的前20亿年,地表大气并没有氧气的存在,直到蓝绿菌(蓝绿藻)生成后才推动了如今的循环。蓝绿菌进行光合作用释放氧气,经过24亿年才让氧气在大气中累积出足够的量,如今大气层主要由氮气(78%)、氧气(21%)、氩气(0.9%),以及其余0.1%的气体组成,包括二氧化碳、甲烷、氖气等。

该篇文章由研究人员之一的东基学者尾崎和海(Ozaki Kazumi)发布,他表示透过模拟实验,模型模拟太阳生命周期会随时间愈趋炎热,热量传递至地球后引发大气层升温,接着二氧化碳开始分解,让植物无法进行循环而死亡,氧气也会因此减少直到彻底消失。

报导指出,地球循环静止后,将进入无氧状态,万物灭绝殆尽,回到以微生物为主的时代,而埋伏的「厌氧菌」会开始大量增生。整个人类熟悉的循环停止约需耗时10亿年,不过这已给予NASA等科学家足够的好奇心,探索系外行星的可居住性。




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