科学预测未来十亿年,地球会变成什么样子?人类还会存在吗?

地球的氧气能维持多久?

众所周知,人类文明之所以能够延续,其关键点就在于地球的庇佑,再准确地说,是地球的存在,才让人类获得了一个具有氧气的空间。

毕竟,对于人类以及地球上的其他生物而言,氧气才是维持生命的重要核心点,而这也正是地球优于其他星球的条件。

不过,这样的有氧空间能够维持多久呢?是千万年,还是上亿年,要回答这个问题,且让我们从地球的演变说起。

地球:从无氧到有氧

按照现有的研究来看,人类赖以生存的地球,其诞生历史可以追溯到大约46亿年前。

那时周边区域还是一片混沌,唯一成型的只有太阳这颗恒星,其他星球还都只有一个雏形,即光秃秃的地核,所以此时还不能称作“太阳系”,而应该称之为“太阳星云”。

地球便就是这星云中的一颗地核,它在太阳恒星的引力作用下,开始在这一区域不断运动,并在这样环形的运转中,不断吸附周边的物质,其性质就类似于手机游戏“贪吃蛇”。

当然,地球并不是真的能够吃进物质,它的吸收完全依靠于燃烧,简单来说,就是地球会通过燃烧外来物质,从而将它们化作自身的一部分。

在经过长时间的吞噬和吸收后,地球从一颗小小的地核,变成了真正意义上的星球,但此刻的地球环境却十分糟糕,整个星球常年处于大火之中,就像一颗庞大的火球。

而且,值得一提的是,那时的地球很可能比现在还要大,因为就在地球完全成型时,一颗如火星般大小的星球,直接迎面撞了上来。

这次撞击让地球大受损伤,无数碎片飘洒到了星云中,其中较大的那一部分,变成了今天的月球,与地球遥遥相望。

可这一次撞击也并非全无好处,因为地球在经历了事故后,竟奇迹般地出现了水分,据科学家的猜想,这些水分可能是源于地球撞击后的剧烈燃烧,也可能是被撞击星球所带来,但无论是一种,都与这一次撞击脱不了干系。

不过,此时出现的水分还不是直接的湖泊和河流,而是环绕地球的水蒸气,之后,在高温对流的作用下,这些水蒸气才化作大雨才得以降临到了地面。

这场雨整整下了百万年,汇聚出了大片的江河湖海,也由此出现了最早的生物。

但需要注意的是,此刻的地球含氧量极低,整个大气中的氧量有且仅有可怜的0.02%,近乎到达可以忽略不计的地步。

而占据主导地位的,则是甲烷、氮,以及惰性气体氖,因此,当时所出现的生物基本都是厌氧生物,它们依靠二氧化碳来进行代谢,对氧气并不感兴趣。

也正是在这一时期,出现了一种名为蓝藻的生物,这是一种单细胞原核生物,它们和其他生物一样,都是依靠光合作用来生存。

可奇特的是,蓝藻在用二氧化碳和水分合成养分后,竟能释放出一定量的氧气。

尽管,对于蓝藻而言,氧气就是一种排泄废气,用现代人的认知来说,这其实和“屁”没什么区别。

但令蓝藻没想到的是,它们的这个屁一般的氧气,却直接改变了地球的进程,因为在大量蓝藻的努力下,地球的含氧量从当初的0.02%,直接攀升到了4%。

空气中的氧气量大规模上升,致使厌氧生物摄入的氧气越来越多,并最终导致它们的DNA出现了氧化,进而腐朽直至灭亡,这也便是后世所称的“大氧化事件”。

在这一时期,大量的厌氧生物都消逝在历史长河中,取而代之的则是逐渐成长起来的好氧生物,比如大量的植物。

不过,此刻的陆地并没有真正意义上的动物,它们大多集中在海洋和湖泊中,但陆地植物的不断变多,致使岩石风化增多,并产生了大量无机盐。

这些无机盐一部分被当做了肥料,让陆地植被生长得更好,而另一部分则随着雨水,汇入到了江河湖泊中,使得水质出现富营养化,藻类开始疯狂生长。

可在这一时期,藻类的大规模扩张已不是什么好事,因为它们会让水中的氧气含量急剧下降,进而导致水中的好氧生物大规模死亡。

在这样的背景下,以鱼石螈为代表的水中生物,只能被迫爬上陆地求生,这也开创了陆地生物的新时代,也便有了后世如此多姿多彩的地球生态圈。

但需要注意的是,这种带氧环境并不是永久的。

十亿年后的地球:从有氧到无氧

正如前文所言,人类之所以能够在地球生存,其原因就在于蓝藻为地球开辟了有氧的空间,直至目前为止,地球大气的含氧量已经高达20%以上。

因此,我们也可以推敲出,能支撑人类生存的氧量标准也正是20%这一数值,然而,维持如此氧量的条件,也是极为苛刻的,首当其冲的就是光合作用必须要保持正常。

而要确保光合作用正常进行,其主要的就是要保证二氧化碳的数值稳定,以及太阳光的照射。

但随着人类碳排放的扩大,如今地球的温室效应越来越严重,最好的证明,就是今年盛夏的异常高温。

若是这种温室效应引发的高温成为常态,那大气中的二氧化碳就会因高温而分解,并由此变得愈发稀少,进而导致地球上的光合作用缺失了重要的原料。

要知道,光合作用不仅是氧气的产出源头,还是地球植被生长的基础,这意味着,一旦二氧化碳量变少,那大部分的植被就会区域萎缩,直至走向灭亡,最终,植被的大规模减少,又会让温室效应变得愈发严重。

同时,温度的急剧上升,还会加快两极冰川的融化速度,这不仅会导致全球海平面升高,还会由此释放出冰川中的甲烷。

须知甲烷对温室效应的作用力,那可是二氧化碳的25倍,大量的甲烷被释放出来,将把地球彻底拉入一个恶性循环中,让人难以看到希望。

除此之外,光合作用中起到关键作用的“光”,很可能也将出现问题,根据美国航空航天局(NASA)的研究,太阳现在已经开始衰老,这意味着,太阳在未来能够提供的光和热,将会变得越来越少。

基于以上几点的考量,NASA和日本东邦大学组成了一个联合专家组,他们制作了一个地球演变的数据模型,并将温室效应和太阳衰弱等因素投入其中运算。

在经过4万次的模拟计算后,所有结果都呈现出一定的相似性,那就是在10.1亿年后,地球的含氧量将会在各种因素的影响下,出现急剧下降的情况。

至于具体的下降数值,专家组暂时无法给出详细定论,但可以确定的是,必然会低于如今含氧量的100万分之1。

届时,地球可能又会重新经历一次“去氧化事件”,一如当年的“大氧化事件”,包括人类在内的大部分好氧生物,都会因此走向灭亡,取而代之的则是大量厌氧生物。

当然,人类如果能够因此进化为厌氧生物,又或是能移民其他恒星,或许就能躲过此劫,但这些手段相较于爱护地球而言,都确有几分难比登天的意味。

所以,对于人类而言,最好的方法仍是坚持降低碳排量,无限延缓去氧化时代的到来,使人类能得以延续。

参考资料:

《10亿年后,缺氧环境会毁灭地球上所有的生命》--------中国数字科技馆

《地球最终的命运是什么?可能会超出大多数人的想象 翟明国院士》-------中科院地质地球所

《地球大气含氧量骤减,未来10亿年大部分物种或将灭绝》---------新浪科技

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页面更新:2024-04-12

标签:蓝藻   地球   人类   含氧量   甲烷   光合作用   陆地   氧气   星球   样子   生物   未来   科学

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