地球上的氧氣是如何形成的?專家:像地球這樣富含氧氣的星球極少
大氣稠密的行星,像地球這樣富氫的非常罕見。氧含量百分比比較高的行星、衛星,大氣基本都稀薄得約等於沒有。我們的宇宙是富氫的,在太空環境,氧原子很容易和氫結合成水。即使是演化晚期的恆星,拋出的氣體雲,氫元素仍然佔據壓倒優勢。哪怕氫被吹走,還會有很多碳元素!
碳元素和氧元素的形成機制太接近了,並且一個碳原子可以結合兩個氧原子,大質量的行星,氫氣也逃不脫強大的引力。富含氫的大氣里,是不會有遊離的氧氣的,對於質量過小的行星、衛星,氫氣跑得掉,氧氣也會跑掉,比如木衛二。如果沒有意外,岩石行星、衛星氧多一點的,大氣主要成分就是二氧化碳和氮氣,碳氫多一點的就甲烷和氨氣。地球是其中一個特例,地球上的氧氣濃度在光合作用出現之前,也是處於極低的水平。但也不是沒有,自燃情況下光分解水,一年能產生0.13億噸氧氣。
目前地球大氣總重5000萬億噸,氮氣4000萬億噸,遠古時期還有大量二氧化碳,總質量可能比現在還大一些。最初也是二氧化碳和氮氣以及少量甲烷、一氧化碳的組成的弱還原性大氣,直到藍細菌橫空出世,棒打鴛鴦把氧釋放出來,並把碳隨著屍骸沉積到海洋下層,乃至進入岩石圈,這才形成富氧的地球大氣!也可以這麼說,碳基生物活動「暫時性」的把大氣中的碳剝離走,才導致遊離的氧氣成為重要的組成。
如果把生物全都殺死,地球大氣很快就會恢復為,二氧化碳加氮氣的正常狀態。因此宇宙中除了地球外,絕大多數行星、衛星、彗星都「氧分子」,但像地球這樣富含氧氣的星球極少。歸根結底是單質氧的氧化性太強了,宇宙元素丰度排名靠前的元素,氫氦鋰鈹硼碳氧,除了氦以外,都可以被氧氧化,而氧的丰度又遠遠不及前面幾位,以至於拋開生物作用,目前已知的行星演化機制,很難形成足夠強的氧化性環境,讓單據養大量存在。換言之,如果發現,某顆太陽系外大氣中,有高濃度氧氣的跡象,那麼我們可以樂觀的猜測,那裡有較大概率是一顆生態行星!


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