氮气占空气含量78%,为啥生命进化至今,是呼吸氧气而不是氮气?

2023-04-09 09:44:40 来源:星空承载梦想

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根据科学家的研究得出,我们的地球其实就是太阳系中的一颗行星,在太阳系中一共有八大行星,不过地球是唯一一颗诞生了生命的星球,科学家认为,地球能够诞生生命,主要是因为地球满足了生命诞生的基本条件,而且地球处于太阳系的宜居地带,所以地球才能够诞生生命,因为地球处于太阳系的宜居地带,所以地球上面拥有适宜的温度,看到这里,可能很多朋友会产生一个疑问,就是为什么金星和火星同样处于太阳系的宜居地带,但是这两颗星球却没有诞生生命?根据科学家的研究发现,金星大气层中二氧化碳的含量高达百分之96,可以说它的大气层就是一个二氧化碳的大气层,这使得金星的表面温度非常高。

科学家经过研究发现,金星的表面温度高达400多摄氏度,在如此高的温度下,生命根本无法生存,而且金星上面还经常下酸雨,酸雨具有强烈的腐蚀性,在如此恶劣的环境中,生命不会诞生,相对于金星来说,火星的环境要好一些,不过火星最大的问题就是没有磁场和大气层,这使得火星变成了现在这样一颗荒芜的星球,大气层对于生命来说非常重要,它能够抵抗太阳紫外线和宇宙中的辐射,如果没有大气层的保护,生命就是直接被太阳紫外线和宇宙辐射照射,这使得生命无法长久的生存下去,而磁场能够保护大气层,如果没有磁场的保护,大气层就会被太阳风吹散,火星就是因为失去了磁场,所以才没有厚厚的大气层。

虽然它们都处于太阳系的宜居地带,但是只有地球这颗行星诞生了生命,我们的地球拥有厚厚的大气层,根据科学家的研究发现,地球大气层中百分之78是氮气,百分之21是氧气,剩下的百分之1是其它气体,那么地球大气中的氮气是如何产生的呢?根据科学家的研究我们能够知道,地球中的氮气含量是氧气的3.7倍左右,而这些氮气可能是地球诞生初期形成的,根据科学家的研究得出,太阳系诞生于一片原始星云,在50亿年前,这片原始星云发生了引力坍缩,随着星云的体积不断缩小,其核心区域的物质越来越密集,温度和压力也在不断的升高,达到一定程度后,核聚变反应产生,太阳就诞生了。


(资料图片仅供参考)

在此之后,星云中的残留物质继续围绕太阳旋转,并逐渐形成了太阳系 中各种天体,我们的地球就是其中一个,在宇宙中元素的比例并不是均匀的,其中氢和氦占据了百分之98的质量,而氧、碳、氖、铁、氮、硫等物质占到了宇宙总质量的百分之2,在太阳系初期的时候,氢元素是占比最高的,排名第二的是氦元素,所以在太阳系内,大部分气体都是氢元素结合的化合物,其中主要是氨,由于氨气比较重,所以它能够被地球的引力捕捉到,这使得地球诞生初期,存在大量的氨气,在漫长的时间里,太阳光中的短波辐射会不断的将氨气分解为氮气和氢气,由于氢气分子量大约是2,地球的引力无法对其束缚。

所以地球早期的氢气都逃离地球了,而氮气分子量是28,所以地球能够吸引住它们,经过漫长的时间,地球上的氮气就变得越来越多,而地球上的氧气主要是依靠植物的光合作用产生的,植物在阳光的照射下,利用叶绿素,将空气中吸收来的二氧化碳和从根部运来的水转化为淀粉、葡萄糖等有机物,并且释放出氧气来,全球绿色植物能够吸收大量的二氧化碳,并且转化为氧气,除此之外,地球早期的氧气诞生和甲烷菌、蓝藻菌也有关系,它们能够借助太阳的帮助,利用二氧化碳和水生成氧气和有机物,这相当于是地球上最早的光合作用。

光合作用的产生改变了地球大气的结构,不过氧气的含量过高也不是一件好事情,在距今3亿年前的石炭纪时期,地球上氧气的含量达到了百分之45,相当于现在氧气含量的一倍多,导致当时地球氧气过高的原因是当时植物非常茂盛,科学家通过研究发现,当时的昆虫体积非常巨大,一直蜻蜓能够长到20厘米,其它的生物更是很大,不过氧气含量增加,会导致火灾频发的发生,科学家认为,后来地球上发生了生物大灭绝事件,其主要原因就是氧气含量过高,导致地球火灾频发发生,很多生物都在大火中死亡了,这次生物大灭绝将大量的植物都烧死了。

植物的数量下降之后,地球上氧气的含量也开始下降,经过漫长的时间变化,地球环境才变成我们现在看到的样子,既然现在地球上氮气的含量占到了百分之78,那么为什么地球上的生物不吸收氮气呢?科学家经过研究得出,从本质上来说,地球生命属于碳基生命,就决定了地球生命不可能呼吸氮气,碳原子拥有两层电子,这种结构能够对最外层电子有约束力,碳不仅仅能够将氢、氧、氮、硫等多种非金属形成共价化合物,它自己和自己也能够结合,形成单键、双键、三键等等,这些特性可以让碳为中心的有机物,形成稳定而无比丰富的碳链和碳环。

科学家经过研究发现,地球上所有已知的生命都具备相同基本生化组织和遗传密码,并且以同样的密码形成同样的氨基酸,这说明我们地球上所有的生命都是来自于同一个祖先,科学家将这个祖先称为是LUCA,在地球生物中,占比最高的就是氧,不过氧元素无法以单质的形式存在,水在稳定细胞结构和功能方面的作用远远低于碳元素,而碳原子是最稳定的原子,在化学中,组成分子的结构就是原子,而原子之间相互影响需要一种特殊的化学键,这种化学键就是钩子,在一般情况下,拥有钩子的数量越多,它的稳定性就越好,氢原子只有一个钩子,所以它只能够钩住一个原子,而碳原子有四个钩子,所以它能够同时钩住四个原子。

相比于其它原子来说,碳原子稳定性更好,所以地球生命都是碳基生命,而生命的代谢从生命起源的那一刻就已经开始了,就像生命形成的过程一样,每一个生命体内部,都会发生无数种反应,大量的有机物合成,也有大量的有机物在分解,形成不断流动的物质和能量,这其实就是生物的新陈代谢,在几十亿年前,地球上的大气成分并非如此,当时地球上生命的数量和种类也没有这么多,在没有氧气的环境下,地球上只有一些细菌和微生物存在,它们不依靠氧气也能够生存下去,后来地球上出现了一次生命大爆发,大规模的蓝藻细菌将太阳光转化为能量,并且释放出氧气。

随着时间的推移,地球上氧气的含量越来越高,对于很多厌氧菌来说,氧气是一种毒气,很多厌氧菌都死亡了,而其它生命开始在地球上诞生,这些诞生以后的生命需要氧气才能够生存,根据达尔文的进化论我们能够知道,地球上的生物都是由简单生物进化而来的,有最初的单细胞生物进化为多细胞生物,由多细胞生物进化为海洋生物,由海洋生物进化为两栖生物,由两栖生物进化为陆地生物,在生物进化的过程中,生物的体型、外貌、样子等都发生了巨大的变化,但是生物的本质却没有发生变化,生物必须依靠氧气才能够生存下去。无论生物进化成什么样子,基本属性是不会变的。

除非生物从一开始就选择了氮气,否则生物不可能中途改变自己的呼吸系统,对于地球生态环境来说,氮气非常重要,它是一种无色无味的气体,难溶解于水,密度比空气小,在标准大气压下,氮气冷却至-195.8摄氏度时,就会变成没有颜色的液体,冷却至-209.86摄氏度时,液态氮就会变成雪状的固体,在高温催化条件下,氮气能够合成氨气,而氨气是重要的化工材料,能够用于合成纤维、树脂、橡胶等等,而且它能够保持水果和蔬菜的新鲜,氮气不会对食品的色、香、味造成影响,还能够防止细菌的滋生。从总体上来说,氮气对于地球环境来说非常重要。

而地球大气层中百分之78都是氮气,这些氮气还能够抵挡宇宙中的各种辐射和太阳光的紫外线,如果没有这些氮气,那么地球生命也不可能长久的生存下去,不过随着人类科技的进步,现在人类已经对地球生态环境造成了一定的影响,目前地球温度持续升高,全球温室效应严重,科学家认为,如果长久的发展下去,地球生态环境可能不再适合人类生存,从人类进入工业革命之后,人类排放了大量的二氧化碳和工业废水,这些二氧化碳弥漫在空气中,使得地球吸收到的太阳光热量无法及时的释放出去。从而间接的导致地球上的温度变得越来越高,科学家经过研究得出,如果按照这个趋势发展下去,再过几百年或者是几千年,南极和北极的冰川就会全部融化。

到时候海平面至少会上升70米左右,所有的沿海城市都会被淹没,而且北极冰川融化以后,会加速南极冰川融化的速度,为什么这么说呢?科学家经过研究发现,北极的冰川大多都是白色的,白色的冰川能够反射太阳光的热量,这使得地球上的温度并不会太高,但是如果北极冰川全部融化以后,地球吸收到的太阳光热量就会变得越来越多,从而导致地球温度再次升高,这会间接导致南极冰川融化的速度,所以冰川融化、全球变暖是一系列生态反应,其中一个环节出现问题,整个生态环境都会出现问题,这就和地球生物进化是一样的,如果在25亿年前,地球上没有出现大量的藻类生物,那么地球上的氧气可能也不会这么高。

氧气如果没有这么高的话,那么厌氧菌就能够长久的生存和发展下去,经过漫长的时间进化,厌氧菌或许能够进化为其它的生命种类,但是藻类生物的出现, 彻底改变了地球整个生物链,大量的碳基生命出现,需要的氧气含量也就越来越多,而植物能够吸收二氧化碳并且释放出氧气来,所以最终地球上所有的生物都必须依靠氧气才能够生存,如果没有氧气,地球上的生物几乎都会灭绝,这就是连锁反应,如果人类不赶紧改变地球环境,那么最终人类也可能会因为地球环境恶劣而灭绝,对于地球来说,人类其实就是地球上的一种生物,如果人类消失以后,再过几千万年或者是几亿年,地球上可能还会重新进化出智慧生命来。

但是对于人类来说,地球就是我们赖以生存的家园,如果地球环境破坏,那么地球上的生物也会死亡,所以保护地球环境就是保护我们自己,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,在短短几千年的时间内能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,不过在人类发展科技的同时也要保护好地球环境,因为只有这样,人类文明才能够长久的在地球上生存下去,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,能够长久的在地球上生存下去,能够解开宇宙中所有的奥秘,希望这一天能够早日到来,对此,大家有什么想说的吗?

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