距今十亿年后，缺氧将会消灭地球上的生命，这会成真吗？

氧气水平的降低，地球生命的减少

十亿年后缺氧的地球会变成什么样？

距今十亿年后，缺氧将会消灭地球上的生命

（图源：Triff）

地球将无法永远支持和维持生命。根据《自然地球科学》上的一项新研究显示，我们地球上的富氧大气可能只再持续十亿年。

随着太阳的衰老，它会变得越来越明亮，这也意味着地球将来能接收到更多的太阳能。这种增加的能量将会影响地球的表面，加速玄武岩和花岗岩等硅酸盐岩石的风化。当这些岩石风化时，温室气体二氧化碳被从大气排出，并通过化学反应锁定在碳酸盐矿物中。理论上来说，随着二氧化碳水平的下降，地球应该开始降温，但在大约20亿年后，这种影响将被太阳越来越刺眼的强光所抵消。

二氧化碳和水是植物进行光合作用所需要的关键成分之一。随着二氧化碳水平的下降，更少的光合作用将会出现，某些类型的植物可能会完全灭绝。更少的光合作用意味着氧气生产的减少，地球大气中的氧气浓度将逐渐下降，给其他形式的未来生命带来危机。

所以，这些将在什么时候发生？为了找到答案，来自日本和美国的研究人员使用计算机模拟将地球表面碳、氧、磷和硫循环的未来发展做成模型。他们还考虑了气候演变以及地球表面（地壳、海洋和大气）如何与地球内部（地幔）进行相互作用。

他们模拟了两种理论情形：一种是有活跃生物圈的类地行星和另一种没有活跃生物圈的。有趣的是，这两种方案都产生了基本上相似的结果：未来十亿年左右，氧气水平开始急剧下降。虽然二氧化碳和植物光合作用水平的下降确实会影响氧气水平，但这一过程的结果是地幔和地表环境之间长期相互作用的次要影响。简而言之，这是在俯冲期间进入地幔的岩石的地球化学（见下图）和通过火山从地幔释放的气体之间的平衡，这也似乎主要影响地球大气保持富氧状态的时间。

（图解：俯冲是岩石沉入地球内部的过程，但这些岩石可能携带某些气体。 图源：stihii）

这项研究的作者得出结论，我们的富氧大气可能只能再维持10.8亿年左右的时间。放在这种背景下，氧气在25亿年前的大氧化事件期间才开始在地球大气层中积累，并且在地球历史的大部分时间里，氧气水平可能保持相当低的水平，只有在大约4亿年前陆地植物进化后才上升到接近现代水平。

氧气的终结几乎肯定标志着地球能够支持复杂、有氧呼吸的生命形式的终结。尽管研究的细节存在争议，其他环境因素也在起作用，但科学家们长期以来一直注意到，地球上复杂生命的演化和辐射似乎与相对富氧的时期相关联。

这项研究的作者估计，地球在失去其地表水分之前的总可居住寿命约为72亿年，但他们也预测出在那个时间里富氧大气可能只存在约20%-30%。

这为什么重要？想象一下，如果我们是另一个星球上的外星人，通过在系外行星的大气层中寻找氧气和臭氧来扫描天空寻找生命的迹象。如果我们的仪器在20亿年后或20亿年前经过地球，我们可能会解释一个错误的否定性结果我——这些行星缺乏可靠的“生物信号”，并继续我们的搜索。

（图源：Triff）

今天天文学家和行星科学家面临着同样的问题：我们应该以什么样的系外行星为目标，外星生命的可靠生物信号是什么？宜居性不仅仅是恒星周围的一个地方，也是行星演化的一个时期，我们必须意识到我们现在所能看到的东西是有限的。

我们大气的未来与它遥远的过去表现出强烈的相似性：氧气含量低，富含甲烷（如果不是二氧化碳的话），并可能存在有机烟雾。

正如这项新研究的作者所建议的那样，使用地球作为类比的话，我们可能需要更广泛地思考在系外行星大气中寻找哪些气体，我们可能还需要重新思考我们对这些气体可能表明什么的理解。

我们需要更好地了解我们自己的大气层随时间演化的历史，以及我们星球的表面和内部是如何共同演化的。只有这样，我们才能更好地确定是否有生命生活在其他太阳的强光中

BY:Matthew Warke

FY: Raywannabethelight

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