加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点,为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。

——习近平总书记在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

——中国科学院办院方针

首页 > 每日科学

10亿年后,地球将重度缺氧

2021-03-04 中国科学报 辛雨
【字体:

语音播报

终有一天,地球会截然不同。图片来源:Alexandr Yurtchenko / Alamy

  如今,氧气约占地球大气的21%。这对于像人类这样需要氧气才能生存的大型复杂生物来说很重要。但在地球历史的早期,氧气含量要低得多,而且在遥远的未来,氧气含量可能会再次降低。近日,发表在《自然—地球科学》的一项研究发现,10亿年后,地球大气层将变成贫氧、富甲烷状态,不再适合人类居住。

  日本船桥东邦大学的Kazumi Ozaki和美国佐治亚理工学院的Chris Reinhard模拟了地球的气候、生物和地质系统,分析预测了地球大气条件将如何变化。研究人员称,在接下来的10亿年里,地球大气将保持富氧状态,之后快速的脱氧作用会让大气回到类似于24亿年前大氧化事件前的状态。

  研究人员认为,地球的含氧大气层不会是一个永久特征。这种转变的一个核心原因是,随着太阳老化,它将变得更热,并释放出更多的能量。由于二氧化碳会吸收热量并分解,因此太阳老化会导致大气中二氧化碳的数量减少。

  Ozaki和Reinhard估计,10亿年后,二氧化碳水平将变得过低,以至于包括植物在内的光合作用生物将无法生存和产生氧气。这些光合生物的大量灭绝将是氧气大量减少的主要原因。

  “氧气的下降将是非常极端的,我们估计现在的氧气将比未来多100万倍。”Reinhard说。

  研究人员还估计,届时大气中的甲烷将同时增加,并达到目前的1万倍之多。一旦地球大气开始发生变化,它们将迅速发展。研究团队的计算表明,大气中的氧气可能在短短1万年里消失。

  生物圈无法适应如此剧烈的环境变化。Reinhard表示:“之后,地球上的生命将只剩下微生物,目前隐藏在暗处的厌氧菌和原始细菌将再次占据主导地位。”陆地生物和水生生物将不复存在,臭氧层将消耗殆尽,将陆地和海洋暴露在高浓度的紫外线和炙热的太阳下。

  这项研究是美国宇航局行星宜居性研究项目的一部分,含氧的生物特征通常用于识别宜居行星,该预测对寻找其他行星上的生命具有一定意义。

  约翰斯·霍普金斯大学的Natalie Allen认为,氧气以多种形式存在,是一种非常重要的生物信号,并与地球上的生命紧密地交织在一起。但新预测表明,氧气的存在是可变的,在一个宜居星球上并不会永久存在。

  波多黎各大学的Kevin Ortiz Ceballos认为,对于其他恒星周围与地球非常相似的行星来说,在它们的大气中可能检测不到大量的氧气,即使它们能够支持或曾经支持过复杂的生命。他表示,在行星周围没有检测到氧气并不意味着它们不适合居住。

  Ozaki和Reinhard认为,可以用其他生物特征代替氧气来寻找外星生命。例如,行星大气中的碳氢化合物雾气可能会提供更持久的外星生命特征。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41561-021-00693-5 

打印 责任编辑:阎芳
  • 自动计算算法首次实现“虚拟展信”

扫一扫在手机打开当前页

© 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002

地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864

电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)

编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn

  • © 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002

    地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864

    电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)

    编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn

  • © 1996 - 中国科学院 版权所有
    京ICP备05002857号-1
    京公网安备110402500047号
    网站标识码bm48000002

    地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864
    电话:86 10 68597114(总机)
       86 10 68597289(总值班室)
    编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn