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地球大气将发生剧变?美国专家:氧气含量或回到25亿年前

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刷到相关天文科普的时候,很多人会被一句话吓到:未来地球氧气会大幅下降,大气环境回到25亿年前的状态。不少人看完第一反应,是不是几十年、几百年之后,地球空气就没法呼吸了?这里先要澄清,这项研究是长期地质尺度的模拟推演,并不是短期内就会发生的灾难,不少自媒体在传播的时候,把时间尺度省略,很容易造成误解。

这项模拟由日本学者联合美国佐治亚理工学院的科学家共同完成,团队搭建模型,综合太阳演化、板块运动、碳循环、生物活动,做了几十万次模拟计算。结论简单来说,大约10亿年之后,地球大气会快速脱氧,氧气水平降到极低,类似25亿年前大氧化事件之前的原始地球环境。很多报道简化成“美国专家预言氧气回到25亿年前”,这个说法本身不算完全错误,但一定要看懂背后的时间逻辑,不要恐慌。

先说说25亿年前的地球是什么样子。在25亿年之前,地球大气几乎没有游离氧气,空气以甲烷、氮气为主。当时地球上只有简单的微生物,没有动物、没有植物,强烈的紫外线可以直接照射地表,完全不适合人类这类需要氧气的复杂生物生存。直到24亿年左右,蓝藻大量进行光合作用,大气里氧气才开始累积,也就是著名的大氧化事件,这次变化,才为后续复杂生命的诞生创造了基础。

那为什么10亿年后氧气会消失?核心根源在于太阳。太阳会持续慢慢变亮,随着时间推移,太阳释放的热量越来越多。升高的气温会加速岩石风化,大气里的二氧化碳会被大量消耗、分解。植物依靠二氧化碳完成光合作用,一旦二氧化碳浓度低到临界点,陆地植物、海洋藻类就无法正常生长。

植物和藻类,正是地球氧气最主要的来源。光合生物大规模衰退之后,不再持续产出氧气。而地球上岩石、海洋里的还原性物质,还会持续消耗大气中现存的氧气。模型推算,当触发这个临界点之后,氧气的下降速度会很快,大概只用一万年时间,大气含氧量就会断崖式下跌。

氧气消失之后,还会带来连锁反应。臭氧层依靠氧气生成,氧气变少,臭氧层也会跟着瓦解。没有臭氧层阻挡,强烈的紫外线直射地面,陆地复杂生命很难存活。大气中的甲烷含量大幅上升,地球会重新回到厌氧微生物主导的世界,只有细菌这类简单生命可以继续生存。

看到这里很多人会担心,人类活动会不会加速这个过程?这里需要区分两件事。我们当下的气候问题,是人类排放温室气体带来的百年尺度气候波动,影响的是近几百到几千年的生态。而研究里提到的氧气消失,是太阳本身演化带来的地质级变化,时间尺度是十亿年,二者完全不是一回事。就算人类不排放任何温室气体,只要太阳持续演化,这个远期趋势在模型里依然存在,只是发生在极其遥远的未来。

不少网友还有疑问,十亿年时间那么漫长,未来人类有没有办法干预?这属于开放性猜想,不在这项科学模拟的讨论范围。这项研究的初衷,也不是预警灾难,而是帮助天文学家寻找系外宜居行星。天文学家通常把富氧大气当成行星存在复杂生命的标志,而这项研究告诉大家,一颗宜居行星,富氧环境只是阶段性状态,并不是永久不变。

我们还要理性看待科学模型。模型是基于现有地质、天文知识做的推演,不等于一定会发生。地球板块运动、生命演化存在很多变量,十亿年之间,会有很多未知因素,模拟结果只是一种可能性,不是板上钉钉的定论。科学研究是探讨远期演化,不是预言末日,不能把模拟猜想当成确定的灾难新闻。

网上很多短视频截取片段,刻意忽略十亿年这个漫长时间,营造危机感,制造流量。大家刷到这类内容,不要被标题带偏,不用为此焦虑。人类文明的历史几千年,对比十亿年,只是短短的一瞬间,这个远期变化距离我们极其遥远,完全不会影响现在、未来几代人的生活。

虽然不用担心十亿年后的缺氧危机,但这项研究依然有现实意义。它提醒我们,地球宜居环境是多种条件共同维持的,非常珍贵。当下我们保护生态、保护大气、维护生物多样性,就是守护我们这一代人,还有未来成千上万年的生存环境。地球的宜居状态不是理所当然,只是宇宙中一段难得的窗口期。

话题讨论:看到这项研究,你有没有觉得地球的宜居环境格外珍贵?你觉得十亿年后,地球上还会存在复杂生命吗?欢迎在评论区留言分享你的想法,感兴趣可以点个关注,持续了解天文地理科普。

免责声明:本文为天文地质科普,相关结论来自科学模型推演,属于远期猜想,并非确定事件,不构成灾害预警。