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大气稠密的行星像地球这样富氧的非常罕见,氧含量百分比比较高的行星/卫星,大气基本都稀薄得约等于没有。
我们的宇宙是富氢的,在太空环境,氧原子很容易和氢结合成水,即使是演化晚期的恒星抛出的气体云,氢元素仍然占据压倒优势,哪怕氢被吹走,还会有很多碳元素,碳元素和氧元素的形成机制太接近了,并且1个碳原子可以结合2个氧原子, 大质量的行星,氢气也逃不脱强大的引力,富含氢的大气里,是不会有游离的氧气的。 对于质量过小的行星/卫星,氢气跑得掉,氧气也会跑掉,比如木卫二。 如果没有意外,岩石行星/卫星氧多点的,大气主要成分就是二氧化碳和氮气,碳氢多一点的就甲烷和氨气。
地球是其中一个特例,地球上的氧气浓度在光合作用出现之前也是处于极低的水平,但也不是没有,自然情况下光分解水一年能产生0.13亿吨氧气,目前地球大气总重五千万亿吨,氮气四千万亿吨,远古时期还有大量二氧化碳,总质量可能比现在还大一些。最初也是二氧化碳和氮气,以及少量甲烷、一氧化碳等组成的弱还原性大气。直到蓝细菌横空出世棒打鸳鸯,把氧释放出来,并把碳随着尸骸沉积到海洋下层乃至进入岩石圈,这才形成富氧的地球大气。也可以这么说,碳基生物活动“暂时性”地把大气中的碳剥离走,才导致游离的氧气成为重要的组成。如果把生物全都杀死,地球大气很快就会恢复为二氧化碳+氮气的“正常”状态。
因此,宇宙中除了地球外,绝大多数行星/卫星/彗星都“氧分子”,但像地球这样富含氧气的星球极少。归根结底,是单质氧的氧化性太强了,宇宙元素丰度排名靠前的元素,氢氦锂铍硼碳氮氧,除了氦以外都可以被氧氧化,而氧的丰度又远远不及前面几位,以至于抛开生物作用,目前已知的行星演化机制,很难形成足够强的氧化性环境,让单质氧大量存在。换言之,如果发现某颗太阳系外大气中有高浓度氧气的迹象,那么我们可以乐观地猜测,那里有较大概率是一颗生态行星。
本文选自:今日头条 |
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