十億年後地球上大多數生物將會因缺氧而滅絶

從現在開始的十億年後，地球大氣層中將只會含有很少的氧氣，無法進行複雜的有氧生活。

如今，氧氣約佔地球大氣層的21％。它的富氧性質非常適合需要氣體生存的大型複雜生物，例如人類。但是，在地球歷史的早期，氧氣水平要低得多，而且在不久的將來，氧氣水平可能還會再低。

日本東邦大學理學部生命圏環境科學科的尾崎和海講師和亞特蘭大佐治亞理工學院的克里斯·雷因哈德（Chris Reinhard）對地球的氣候，生物和地質系統建立模型，用來預測地球大氣狀況將來將如何變化。

研究人員說，在接下來的十億年中，地球大氣層將保持高水平的氧氣含量，然後急劇回落到低水平，使人聯想到大約二十四億年前所謂的大氧化事件之前的水平。尾崎和海說：「我們發現地球的含氧大氣層將不是永久性的特徵。」

發生這種變化的一個重要原因是，隨著我們太陽的衰老，它將變得更熱並釋放更多的能量。研究人員計算出，這將導致大氣中二氧化碳的減少，因為二氧化碳吸收熱量然後分解。

尾崎和海和雷因哈德估計，在十億年後，二氧化碳水平將變得很低，以至於光合作用生物（包括植物）將無法生存並產生氧氣。這些光合生物的大量滅絕將是氧氣大量減少的主要原因。

雷因哈德說：「氧氣下降是非常極端，是我們現時氧氣的一百萬分之一。」研究人員還估計，甲烷的增加量將同時達到當今大氣中一萬倍的水平。

一旦地球大氣層變化開始發生，它們就會迅速發展：研究小組的計算顯示，大氣層可能只需要大約一萬年這様短的時間內失去氧氣。尾崎和海說：「生物圈無法適應這種環境的急劇變化。」

雷因哈德說：「之後，地球上的生命將會完全是微生物。一些目前許多厭氧和藏在陰暗世界的原始細菌將再次接管地球。」

陸地上的生物將不再存在，水上的生物也將不復存在。由氧氣組成的臭氧層將耗盡，使地球及海洋暴露於高強度的紫外線和熾熱的太陽熱。

該研究是美國太空總署一項關於行星可居住性的項目的一部分，這些預測對尋找其它行星上的生命有著啟示。含氧生物特徵通常用於識別是否宜居行星。

馬里蘭州約翰·霍普金斯大學的納塔莉·艾倫（）說：「氧氣以多種形式，是非常重要的生物特徵，因為它與地球上的生命息息相關。」但是新的預測顯示，氧氣的存在是可變的，並且在宜居星球上可能不是永久的。

波多黎各大學的凱文·奧爾蒂斯·塞瓦洛斯（Kevin Ortiz Ceballos）說：「這顯示，即使與地球非常相似，其它恆星周圍的系外行星，它們能夠支持或已經支持複雜的生命，也可能無法在它的大氣層中檢測到大量的氧氣。檢測不到行星周圍的氧氣並不意味著它們不適合生命居住。」

尾崎和海和雷因哈德建議，可以使用其它生物特徵代替氧氣來尋找外星生命。例如，行星大氣中的碳氫化合物霧霾可能會提供更持久的外星生命特徵。

【圖、文：節譯自日本東邦大學2021年3月1日新聞公佈】研究全文刊登在2021年3月2日出版的《自然-地球科學》期刊



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