回顾：地球发生转变？大气环境慢慢消失，氧含量可能重回24亿年前

当我们呼吸着新鲜空气时，或许并不会想到地球的一切发展至今有多么不容易，光是氧气的出现就花费了二十多亿年的时间。

如果不是藻类利用光合作用产生氧气，或许地球永远也不会诞生如此复杂的生命。

然而这一切在未来或许将重现，地球未来可能会发生颠覆性转变。

来自科学家的警告，地球的大气环境正在以一种奇怪的方式慢慢消失，未来地球的氧气或许将会消失，大气氧含量将会重新回到24亿年前。

这到底意味着什么呢？本文将从地球氧含量变化以及行星发展变化来解答问题。

从原始行星到绿色星球

行星大气的形成非常复杂，至今仍是天文学中的一个重点难题。

就地球而言，早期地球的大气层与现今的大气层完全不同，可以说非常恶劣。

现代大气层大部分虽然为二氧化碳，但是氧含量能够满足生命需求，并且足够高。

早期的原始大气基本上是甲烷、氨、氢以及水组成，这是因为早期的地球火山频繁，地质活动十分剧烈。

因此这一时期因火山活动带来了大量有害气体，二氧化碳、二氧化硫、甲烷什么的含量异常高。

如果不太理解这是什么情况的话，可以参考一下如今的金星。

如果地球不发生变化，可能就是这样

但地球为什么没有像金星一样呢？科学家通过实验证明，地球引力是大气形成的关键因素。

地球在体积上比邻居火星更大，因而会有更大的引力，这意味着足够的重力能够保持原始大气的形成。

另外液态水也因为重力作用被保留在地表，二氧化碳的增多使得地球不断降温，这才避免了地球逐渐升温成为金星。

但是关键的地方在于藻类的出现，这一时期也被称作大氧化事件，事件大概是在地球形成20亿年后，整个过程大约持续了4~5.4亿年。

光合细菌开始在这一时期进化，另一方面，地球的地幔也逐渐冷却了下来。

活动中的光合细菌

这意味着火山活动不再频繁，地球有机会发展出自己的大气，一部分原始气体会与氧气发生反应，并在空气里聚集。

当然，最关键的还是大氧化期间，光合细菌带来的氧气，这部分氧气抑制了火山气体的聚集，随后在数百万年的时间里保持着稳定。

光合细菌被科学家称作蓝绿菌，如今它们仍然存在于地球中，但是它们是怎样突然增加的科学家们并不知道，只明白这种细菌的爆发使得大气中的游离氧增加。

大氧化事件带来的氧气变化

氧气含量的增加还带来了矿物质的变化，由于氧气的出现，几乎任何含磷物质都会与氧气发生反应。

这使得它们更有可能被埋藏在沉积物中，磷作为一种重要的营养物质，这种变化意味着原本会吸收氧气的生物变少。

但同时，沉积的磷化物又携带着氧气进入海洋表层，当氧气达到深海区域，同样的过程又会发生，最后导致氧气进一步急剧上升。

整个过程为地球生命出现和进化带来的新的机遇，也正因如此地球才会如此特殊。

消失的氧气

不过近来科学家通过模拟研究表明，地球未来的大气或许会变得越来越少，准确地说是氧含量减少。

东京大学和佐治亚理工大学是此次模拟合作的科研团队，这个模拟同时也是NASA的NExSS计划。

该计划主要用于寻找地外星系，以及评估星系行星的可居住性。

研究指出，随着太阳系生命周期的延续，太阳也会开始升温，增加的能量会进一步增加大气中的太阳能。

这便导致未来的地球会在太阳能增幅下进一步变暖，而二氧化碳会被分解，总体水平会下降。

很明显，这会直接影响到地球上的光合作用生物，不管是细菌还是植物，二氧化碳的下降无疑是一种致命的打击。

最终这些制造氧气的生物会逐渐死亡，最后影响到整个食物链，并且会逐渐减少大气环境中的氧气。

科学家预计氧气终结的时间大约还有10亿年，另外科学家指出，大气环境出现氧消耗的时候，整个过程会非常迅速，只需要10000年的时间，地球中的氧气便会迅速耗尽。

未来的氧气变化

除此之外，乔治亚理工大学的研究员克里斯·雷因哈德指出，未来的氧消耗事件与甲烷气体的增加是有关的。

所以如今温室效应带来的甲烷量释放和增加，这或许会影响到地球氧消耗的加速。

氧气的消耗不仅对生物是致命的，对地球环境同样如此。

太阳热能的增加将会使得地表更加干燥，因此岩石会加速风化。

而玄武岩、花岗岩以及硅酸盐岩这类岩石在风化的时候还会抽离其中的碳酸盐矿物，这些化学成分会进一步与二氧化碳产生反应。

地球生物圈和大气学的耦合演化

不过这一过程会在20亿年后被极度炙热的太阳给抵消，地球降温将会停止。

到了这个时候，地球已经没有生命了，臭氧层也早就被烤没了。

而大气环境又回到了24亿年前，并且是在太阳完全膨胀到红巨星之前。

或许有人会很好奇，科学家是如何得出这个结论的？任何理论研究总得有个具体过程吧，说没就没怎么行？

地球未来可能是这个样子

未来的远景

具体的分析主要来自计算机模拟，通过计算机建模来对地球表面的碳、氧、磷以及硫循环来演示未来的演变。

并且他们考虑到了气候变化以及各种地质活动、洋流、大气运动，包括地幔之间的相互作用。

模拟分析了两种理论情景，具备生物圈和没有生物圈的，最终的结果显示两者之间大致相同，未来的氧气水平都会在10亿年后急剧下降。

尽管二氧化碳和植物会影响氧气水平，但主要影响却是来自次地幔与地表环境之间的长期相互作用。

俯冲岩石沉入地球内部的过程

简单来讲就是，板块在俯冲过程中进入地幔岩层，并与通过火山从地幔中释放出的气体形成某种平衡，这种变化似乎是主要影响大气环境的氧含量时间。

可以肯定的是，氧气终结意味着地球不再能够支持复杂的、有氧呼吸的生命形式。

生物圈最终无法承受这种变化于是彻底崩溃，不过在太阳完全毁灭地球之前，厌氧菌和部分原始细菌会重新接管地球，不过没了氧气，高级生命也不会再现。

尽管有人指出，其他环境因素也会在其中起到作用，不过科学家们一直认为，地球上的复杂生命进化和辐射是和相对氧气丰度时期有关，这也是为什么大氧化事件后，地球可以诞生高级生命。

既然是作为NASA科探计划的一部分，这个项目在预测对其他行星寻找生命也有着影响。

新的预测表明，氧气的存在是可变的，而不是过去所认知的那样，这意味着可能不存在永久宜居星球。

即使对于和地球类似的行星来讲，它们的大气氧含量与如今的地球不同不意味着它们不适合居住。

或许在未来，人类将不得不踏上星际旅程，或者说每个具备高级文明的星球最终都会面对行星的变化，最终离开母星去往新的星球探索可能。