地球上的氧气是怎么产生的?是植物产生的吗?

她叫杨小飒


宇宙中的所有元素,一开始都是由氢气聚变而来,所以宇宙中的氧元素当然也来自于恒星的核聚变。45亿多年前,地球最初由漂浮在太空里的尘埃汇集而成,这些尘埃源自于巨大古老的恒星在寿命终止时的大爆炸,这些尘埃是现在地球上几乎所有的元素的来源。地球上氧元素同样如此,如岩石的主要成分碳酸钙,土壤的主要成分二氧化硅等储存了大量的氧元素。后期植物的光合作用也只是将二氧化碳中的氧元素还原成氧气释放出来,而不是真正的制造氧元素。

那大气层中存在的氧气又是从何而来?

地球上最早的原始大气只有极少量的氧气。氧气来自太阳紫外线分解水,而水的来源可能是地球刚稳定时期富含水的陨石及小行星。现在大气中的氧气来源,植物的光合作用是一个主要来源,这点毫无争议,但是否有其他来源,目前还没有定论。一些科学家认为地球上氧气有三分之一来自植物,三分之二来自地球内部。

俄罗斯的科学家步加托夫经过二十多年的研究,发现氧气的含量和海水的深度成正比,越靠近海底,氧气的含量就越高。而且海底的氧气和大气中的氧气同位素种类和含量不同,海底的组成氧气的同位素是重氧。因此,这位科学家认为,或许海底的大部分氧气来自于地核。并且用海底氧气与植物产生的氧气按2比1混合得到与大气层中氧气相同的同位素分布,于是有了上面提到三分之二的氧气来源于地球内部的结论。

地球上最古老的生命遗迹被发现在格陵兰岛的古老岩石中,距今大约38.5亿年。35亿年前进化出能光合作用的单细胞生物蓝藻,以后,氧气的含量开始增加,生命逐渐向复杂的方向演化。

随着时间的推移,陆地上也开始出现了植物,在之后的几十亿年内,植物的种类和数量都在不断变多,大气中的氧气含量渐渐达到了最大值。大约在三亿年前,空气中的氧气含量达到了35%,也正是因为氧气含量的增加,地球上的生物体型变得越来越大,出现了恐龙等巨大的爬行动物和各种巨型的海洋动物。地球上分布茂密的巨型蕨类植物,这些植物一般认为是煤炭和石油的主要来源。此后由于地质运动,发生了几次巨大的灾难,地球上的氧气开始减少,基本稳定在目前的大气含量21%。

所以说氧元素来源于恒星爆炸,大气氧气来源虽有争议,但植物的光合作用是主要途径之一。因此,人类应保护森林,像2019年号称地球之肺的巴西原始森林火灾对地球生命是一个灾难。海洋中的藻类比陆地植物光合作用占比大的多,保护海洋环境也是重中之重。


寻找慧眼拨迷雾


氧气是地球上的生命物种赖以存在的基础,植物的呼吸作用都离不开氧气,如果没有氧气,地球上会像火星水星一样表面一片死寂,那么地球上的氧气到底是怎么来的呢?都是绿色植物制造的吗?那么在绿色植物出现以前呢?



这里先介绍一下氧气,氧气是由氧元素形成的气态物质,氧元素在宇宙中并不少见,而且它的活性很强,很容易和其他物质组合成化合物,比如水就是氧元素和氢元素组成的,一个水分子包括一个氧原子和两个氢原子,再如铁矿都是氧化铁,易燃物燃烧排出的多是二氧化碳二氧化硫等。

水分子结构模拟图↑

地球大气成分占比结构图↑

植物的生长过程也需要氧气,因为植物也有呼吸过程,呼吸作用是吸入氧气排出二氧化碳的,那么这也说明地球上最早的植物出现的时候,实际上地球上是已经有了氧气的,只是当时地球上的氧气含量没现在这么高罢了。


那么地球上最早的氧气是从哪里来的呢?实际上只要形成地球的物质中有氧元素存在,那么地球上就应该有氧气,当地球的质量大小足以支撑地球表面有气体存在的时候,氧气就存在于这些气态物质中了。

地球刚形成的时候,表面处于熔岩状态,这个时候富含水的彗星小行星降落到地球表面的时候,水蒸气会被大量蒸发,这个时候地球表面大气层比较稀薄,强烈的太阳光照射下来会将水蒸气分解成氢气和氧气,而地球的引力又不强,氢气很容易进入太空逃逸掉,剩下的氧气则会留在大气中,这是地球上早期的氧气来源之一,但是科学家们估计那个时候的氧气含量不足现在地球大气层中的万分之一,但它仍然给地球早期的微生物和动植物提供了最初的氧气来源,也可以说是因为地球大气中有氧气,才有了生命物种的出现。



大概从距今30亿年前开始,地球上出现了原始的微生物,接着蓝藻在地球原始海洋中大量出现,给地球大气层制造了大量的氧气,在距今约5~6亿年前,地球上的氧气上升到了类似如今的水平,这也促成了距今5.5亿年前的寒武纪生物大爆发。


在距今2~3亿年前,地球上大气层中的氧气含量达到了最高,约34%左右,因此也出现了很多巨型昆虫。之后氧气含量逐步下降,如今基本稳定在21%左右。

人类工业革命以来,人为活动消耗的氧气量很大,但是相对于大气层中的氧气总量来说,人类所消耗的氧气含量还是相当小的,目前来看并不足以撼动21%的氧气含量。


科普大世界


这个问题采用极限推理法就能得到答案了,地球在植物出来之前,深水中的初生生命有出现了氧介酶(太阳远紫外辐射能穿透上层大气到达低空把水汽分解为氢、氧两种元素。其中氧元素促使了初始生命产生氧介酶),它随着生命的移动而移动供氧,实现了生命往浅水区的转移。在那里利用已被浅水过滤掉有害的紫外辐射的日光和溶入水中的二氧化碳来进行光合作用以增长躯体,从而发展了有叶绿体的绿色植物.于是光合作用结合水汽的光解作用使大气中的氧增加起来。大气中氧的组分较多时,在高空就可能形成臭氧层。

所以氧气的产生应该是高空尚无臭氧层存在的时候,太阳远紫外辐射能穿透上层大气到达低空,把水汽分解为氢、氧两种元素。当一部分氢逸出大气后,多余的氧就留存在大气中。这部分氧气与后期植物产生的氧气相加形成了原始大气环境中的氧气。

希望答案能解君惑。


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