【氧气只有地球才有吗,地球的氧气会用完吗】当然不是 。但至少在太阳系,地球是大气中氧气含量最多的天体(目前地球大气含氧量为21%,而在历史上,地球的氧气含量曾达到30%的巅峰) 。地球之所以拥有这么多的氧气,是跟地球的生命紧密相关的 。这种相关性,似乎暗示了在已知的行星大气当中都不大可能有如此丰富的氧气 。
地球的“大氧化时代”
地球的氧气来源于地球形成初期的一个叫做“大氧化事件”的远古时期,在此时期,地球海洋中的蓝藻,通过光合作用释放氧气的效率,开始超过了地球上的还原性物质(主要是铁)消耗氧气的速率,因而使得氧气从海洋释放到大气呈现净输出,大气中的氧气含量迅速上升 。
请注意在大氧化时代之前很长一段时期,生命就已经出现了,是因为那个时候地球还处于一种还原性的状态,因为地球表面有很多铁 。这些铁处于没有被氧化的状态,也就是说,还没有变成铁锈 。

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上图:地球海洋溶解成分发展曲线(横轴是时间,单位:距今百万年),红色为二价铁离子,绿色是硫化氢,蓝色是氧气 。
图中重要标注翻译如下:
- Greate Oxidation Event - 大氧化事件
- Oxygenic Photosynthesis Evovles - 产氧光合作用进化
- First O2 respiring eukaryotes - 首个呼吸氧气真核生物
- Intense valcanism - 剧烈火山活动
- Shallow ocean - 浅海
- Deep ocean - 深海
- Cambrian explosion - 寒武纪大爆炸
- First complex animals - 首批复杂动物
- Land plants diversity - 陆生植物分化
大气富含氧气的木卫二
如果抛开大气含氧总量来说,其他已知的天体(不局限于行星,还包括卫星的话)还是有包含氧气的可能的 。值得高度怀疑的一个例子就是木卫二——欧罗巴 。
木卫二是一个被厚厚的冰层覆盖的木星的卫星,它的大小和我们的月球大致相当 。因为尺寸偏小,所以木卫二的大气非常稀薄,大概只有地球大气压的10^-12那么多 。但木卫二大气层几乎由氧气构成 。
跟地球上的氧气的起源不同,木卫二大气中的氧气并非源于生物 。其近地大气是由辐射分解形成 。太阳紫外线以及来自木星磁层的带电粒子撞击到木卫2表面的冰层时,将水分子裂解为氧原子和氢原子,并升华到大气中,大部分会迅速形成分子形态 。氢气会简单的逃逸到太空,而氧气则会滞留在近地表,维持下来 。

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上图:木星磁场对木卫二表面的辐射裂解作用的原理图 。带电高能粒子会随着木星的磁场线砸向木卫二的轨道,使得大量的高能粒子轰击木卫二的表面 。右图中红色螺旋线是电子降落木卫二的曲线,绿色螺旋线是硫+、氧+等其他离子(原图不清晰,看不清电荷符号,但根据手性判断,应该是正离子) 。

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上图:感受一下这种亲密关系,背景中的木星太宏大了 。
研究者们观察部分辐射裂解的氧气不会被释放到木卫2的表面,而是随着木卫二冰层与其冰下的海洋的交互,而被输送到海洋当中 。
这样的辐射裂解产氧过程在木星的其他几个卫星上也可能发生,所以像木卫一、木卫三的大气等都含有比例不一的氧气 。
总结
所以至少在太阳系还有其他的天体拥有氧气,这是毋庸置疑了 。
在太阳系中,我们的地球和其他星球相比最独特的地方之一就是它的氧含量了,氧气占了地球大气分量的21%,太阳系有大气层的其他星球的氧气含量都没有这么高,这也是地球上之所以有生命的最重要因素之一 。

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在太阳系八大行星中,距离太阳最近的水星基本没有大气层,更别谈上面的氧气含量了,水星外的金星的把脐橙倒是非常浓厚,然而基本都是二氧化碳,氧气含量极少,火星的大气层非常稀薄,星球表面大气压不到地球的1%,氧气含量大约为0.15%,然而这个比例基本上已经是是除地球之外最高的比例了,木星大气层中氢气占到了90%,氦气大致为9%,氧气以及其他气体等等加起来约1%,土星和木星类似,天王星和海王星也是以氢和氦为主,此外还有甲烷、氨气和水冰等,氧气所占的分量都极少,唯一拥有大气层的卫星土卫六则以氮气为主,分量占到了98%还多,其他主要是甲烷,乙烷,二氧化碳等 。

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那么为什么这些星球都几乎没有氧气,而只有我们的地球有那么多的氧气呢?其实主要是两个原因,首先就是氧是一种很活跃的元素,它很容易跟其他元素发生化学反应生成某种氧化物等,但这样的话,它就失去了氧气本该拥有的性质,比如我们的呼吸离不开氧气,但是二氧化碳,一氧化碳等氧化气体就不可以参与我们的呼吸活动 。氧元素在宇宙中以及各大星球上本也是大量存在的,但是由于氧元素的活跃性,因此它大都是以化合物的形式存在 。

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我们都知道阳光照射下绿色植物的光合作用可以产生氧气,其实这个原因正是地球上有大量氧气的主要原因,当光合作用发生的时候,绿色植物可以吸收空气中的二氧化碳,将其分解成氧气和碳,并且将氧气释放出来,由于有大量的绿色植物共同来做这样的工作,所以地球上的氧气含量就很丰富了,地质学家认为,地球海洋中曾经出现过一段蓝藻爆发期,它们就释放了大量的氧气,最丰富的时候逼近大气层气体含量的40%呢!

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由于其他星球上并没有地球上这种氧气生成与转化机制,所以那些星球上的氧气含量就很少了,而火星上之所以有0.15%的氧气含量,很可能是因为火星上面曾经有过生命,比如像地球这样出现过大量的绿色植物,因此产生了大量的氧气,但是后来火星变得不再适合生命生存之后,氧气与其他元素发生化学反应成了化合物,于是含量越来越少,但是还剩下了0.15%的残余含量,这个数值或也体现了火星上曾经有过生命的可能性 。

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