終有一天，地球會截然不同。圖片來源：Alexandr Yurtchenko / Alamy
日本船橋東邦大學的Kazumi Ozaki和美國佐治亞理工學院的Chris Reinhard模擬了地球的氣候、生物和地質系統，分析預測了地球大氣條件將如何變化。研究人員稱，在接下來的10億年里，地球大氣將保持富氧狀態，之后快速的脫氧作用會讓大氣回到類似于24億年前大氧化事件前的狀態。研究人員認為，地球的含氧大氣層不會是一個永久特征。這種轉變的一個核心原因是，隨著太陽老化，它將變得更熱，并釋放出更多的能量。由于二氧化碳會吸收熱量并分解，因此太陽老化會導致大氣中二氧化碳的數量減少。
Ozaki和Reinhard估計，10億年后，二氧化碳水平將變得過低，以至于包括植物在內的光合作用生物將無法生存和產生氧氣。這些光合生物的大量滅絕將是氧氣大量減少的主要原因。
“氧氣的下降將是非常極端的，我們估計現在的氧氣將比未來多100萬倍。”Reinhard說。
研究人員還估計，屆時大氣中的甲烷將同時增加，并達到目前的1萬倍之多。一旦地球大氣開始發生變化，它們將迅速發展。研究團隊的計算表明，大氣中的氧氣可能在短短1萬年里消失。
生物圈無法適應如此劇烈的環境變化。Reinhard表示：“之后，地球上的生命將只剩下微生物，目前隱藏在暗處的厭氧菌和原始細菌將再次占據主導地位。”陸地生物和水生生物將不復存在，臭氧層將消耗殆盡，將陸地和海洋暴露在高濃度的紫外線和炙熱的太陽下。
這項研究是美國宇航局行星宜居性研究項目的一部分，含氧的生物特征通常用于識別宜居行星，該預測對尋找其他行星上的生命具有一定意義。
約翰斯·霍普金斯大學的Natalie Allen認為，氧氣以多種形式存在，是一種非常重要的生物信號，并與地球上的生命緊密地交織在一起。但新預測表明，氧氣的存在是可變的，在一個宜居星球上并不會永久存在。
波多黎各大學的Kevin Ortiz Ceballos認為，對于其他恒星周圍與地球非常相似的行星來說，在它們的大氣中可能檢測不到大量的氧氣，即使它們能夠支持或曾經支持過復雜的生命。他表示，在行星周圍沒有檢測到氧氣并不意味著它們不適合居住。
Ozaki和Reinhard認為，可以用其他生物特征代替氧氣來尋找外星生命。例如，行星大氣中的碳氫化合物霧氣可能會提供更持久的外星生命特征。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41561-021-00693-5
（原標題 10億年后，地球將重度缺氧）
