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氧气“发家史”:无处不在,但它从何而来?

发布时间:2016-11-04 作者:未知  来源:未知
氧气对人类来说不可或缺,意义重大。氧气无色、无形、无味,并且无处不在。大多数时间我们察觉不到它的存在,但如果没了氧气,我们可能连两分钟都活不下去。
氧气在诞生伊始时,并没有做到“家大业大”。据中国科技网报道,早期的地球上没有生命迹象,却存在少量氧气(即稳定的基态氧分子),显然,这些氧气是不可能通过现在人们所熟知的植物的光合作用而产生的。那么问题来了:早期的氧气究竟来源于何处呢?据此,科学家给了我们几种假说。吉林气体厂和您一起探讨!
关于氧气起源的猜想
首先,咱们教科书上对地球早期的氧气来源作出了这样的解释:二氧化碳分子在紫外线的照射下,能够生成一氧化碳分子和氧原子;两个氧原子在催化剂的作用下,继续生成氧分子。
2013年,科研人员研究了变成化石的固醇,这是一种远古真菌利用极低浓度的氧气才能生成的有机化合物。据此,他们推测远古时期的地球上已经有氧气存在。
据新华社报道,2015年,中国科学技术大学田善喜教授及其研究团队发现,在地球早期的大气环境中,存在较多的二氧化碳和低能量电子。这些二氧化碳分子可以捕获低能电子并发生化学反应,产生碳原子负离子和自由的氧原子或氧分子。经过进一步试验,他们发现,氧分子只有在特定的能量范围内才能产生,而且,作为反应产物的自由氧原子也可能结合为氧分子。
2016年,据环球网报道,日本大阪产业大学等研究团队于6月公布了他们的研究成果,观测到了早期宇宙形成时期的氧。该研究表明,宇宙大爆炸后,氧并没有马上出现,而是形成于后来出现的星体内部,并通过星体的爆炸而释放到了宇宙中。
细菌与大氧化事件
产甲烷菌和蓝细菌对于地球早期的氧气诞生有重要的贡献,在地球上,它们可谓是“元老”级别的存在。产甲烷菌是厌氧微生物,以金属镍为食物来源,能制造大量的甲烷;至于蓝细菌,其别名又叫蓝藻或蓝绿藻,是早的太阳能“收割机”,借助太阳能,它能利用二氧化碳和水生成氧气和有机物,这一过程也就是人们熟知的光合作用。
不过,尽管蓝细菌一直在努力地产出氧气,由于它们的数量敌不上产甲烷菌的数量,因此它们释放出来的氧气只能被数量更多的甲烷所消耗。氧气无处可逃,一出生就夭折了。
然而,历史总是充满了戏剧性的转折。大约在25亿年前,地壳降温,地球上的镍含量急剧减少,没有了食物来源的产甲烷菌也随之减少。但这对氧气来说,却是个好消息。空气中的氧终于脱离了甲烷的“魔爪”,逃脱了总是被破坏的厄运。之后,空气中的氧含量大幅提升。
对厌氧微生物来说,氧气是它们的克星;而对地球而言,氧气孕育了新的生命。随着氧气“势力壮大”,它所特有的性质——高活性,使其成为一种新的能量来源。地球上开始进化出了诸如大肠杆菌之类的需氧微生物,生物的演化也进入了一个全新的阶段,复杂的人类生命也由此诞生。
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