地球大气或将迎来剧变！美国科学家预测：约10亿年后，氧气可能退回25亿年前的水平

我们每天呼吸空气，几乎从来不会考虑一个问题：如果有一天，地球上的氧气不再充足，人类赖以生存的大气环境会变成什么样？ 听起来像科幻电影，但科学家确实研究过这种可能性。 2021年，一项发表在《自然·地球科学》期刊上的研究引起了关注。日本东邦大学的尾崎和海与美国佐治亚理工学院的克里斯托弗·莱因哈德通过模型模拟发现，地球目前的富氧大气并非永恒存在。随着太阳逐渐变亮、地球环境持续演化，大气中的氧气未来可能大幅下降，重新接近远古时期的低氧状态。 研究估计，地球富氧大气的持续时间可能还有约10亿年。 这并不是说人类很快就会面临缺氧危机，而是从地球漫长的历史来看，我们习以为常的空气，其实也有自己的演化周期。 一、地球刚诞生时，并没有今天这么多氧气 今天的地球大气中，氧气约占21%。对于人类和大多数熟悉的陆生动物来说，氧气是维持生命的重要条件。 但如果回到几十亿年前，情况完全不同。 早期地球的大气组成与今天存在明显差异，游离氧气十分稀少。那时没有今天这样广泛分布的绿色森林，也没有种类繁多的陆生动物，不过，这并不意味着地球上没有生命。 一些早期微生物能够在缺氧环境中生存，依靠不需要氧气的代谢方式获取能量。 后来，能够进行产氧光合作用的微生物出现了。它们利用阳光，把二氧化碳和水转化为有机物，同时释放氧气。蓝细菌就是地球早期氧气积累的重要参与者。 不过，氧气产生后，并没有马上充满大气。早期海洋和地表存在大量能够与氧气发生反应的物质，新产生的氧气首先被这些物质消耗。 直到约24亿年前前后，地球迎来大氧化事件，大气中的氧气开始显著积累。 这是一场改变地球命运的变化。氧气的增加，为后来许多复杂生命的发展创造了重要条件，也逐渐塑造出我们今天熟悉的地球环境。 换句话说，地球并不是天生就拥有丰富的氧气。我们今天呼吸的空气，是地球经过漫长演化才形成的。 二、为什么未来的氧气反而可能减少？ 既然植物和微生物一直在产生氧气，为什么科学家还认为，地球未来可能重新进入低氧时代？ 关键在于，氧气的含量并不是只由植物决定的，而是受到整个地球系统的影响。 太阳正在缓慢演化。随着时间推移，它的亮度会逐渐增加。这个过程非常漫长，不会突然发生，却可能在数亿年至数十亿年的尺度上改变地球的气候与碳循环。 二氧化碳是其中一个重要因素。 很多人知道，二氧化碳是温室气体，浓度升高会加剧全球变暖。但对于植物来说，二氧化碳也是光合作用不可缺少的原料。 在研究所模拟的遥远未来，随着太阳亮度增加，地球长期碳循环可能发生变化，大气中的二氧化碳逐渐受到限制。植物和其他光合生物的生存条件随之改变，产生氧气的能力也可能下降。 与此同时，地球上的氧气还会被各种化学过程消耗。 当氧气产生量无法抵消消耗量时，大气中的氧气就可能逐渐减少。 可以把它想象成一个不断进水的水池：如果进水量越来越少，而排水仍在继续，水位最终就会下降。 当然，地球远比水池复杂。实际变化还受到海洋、岩石、火山活动和生命演化等多种因素影响。因此，研究给出的是模型预测，而不是一份精确到某一年的地球末日时间表。 三、氧气真的会退回25亿年前的水平吗？ 这项研究最受关注的结论，就是未来地球可能重新接近早期地球的低氧状态。 研究团队估计，地球大气中氧气含量高于当前水平1%的富氧状态，平均可能持续约10.8亿年，之后大气氧气可能出现明显下降。 这里需要注意，所谓“退回25亿年前的水平”，指的是大气环境可能重新进入低氧状态，并不代表未来地球会完整重演25亿年前的历史。 研究也没有证明，氧气会按照固定速度逐年减少，更不能据此认定到了某个时间点，地球就会突然失去所有氧气。 真正值得关注的是，氧气下降可能经历相对快速的阶段。 在漫长的地质时间里，地球或许仍然维持着适合复杂生命生存的环境。但当太阳演化、碳循环和生物活动之间的平衡发生改变后，大气成分就可能出现明显转折。 如果氧气含量大幅下降，人类以及许多依赖氧气进行有氧呼吸的动物，将很难在这样的环境中生存。 不过，这并不意味着地球上所有生命都会消失。早期地球就存在大量不依赖氧气的微生物，未来即使进入低氧环境，部分微生物仍可能继续生存。 因此，科学家讨论的不是地球必然变成彻底没有生命的死星，而是它可能失去今天这种适合复杂生命繁盛的环境。 四、如果氧气减少，森林和海洋会怎样？ 氧气含量的变化，可能牵动整个生态系统。 森林不仅是氧气的来源，也是众多动物的栖息地。植物生长需要适宜的温度、水分、光照和二氧化碳浓度。如果未来环境变化使植物难以维持大规模生长，森林的分布和生态结构就可能发生改变。 森林变化，又会影响动物的食物来源和生存空间。 海洋同样如此。浮游植物通过光合作用参与碳循环，为海洋食物网提供重要的有机物来源。如果长期环境变化导致海洋初级生产力下降，鱼类、海洋无脊椎动物以及其他生物之间的关系也会受到影响。 但我们不能简