科普丨地球上的氧气，到底从何而来？

当代人类对火星、月球的探索，往往被困于一个令人遗憾的现实：那就是月球和火星没有氧气。
这使得人类移民外星的设想不得不长期且无限期推迟。

其实，对于地球而言，氧气也并非一开始就存在。
如果有地外文明在40亿年前到了地球，估计也会认为地球无法孕育生命：毕竟，那时地球并没有氧气。

换句话说：氧气并非始终存在于地球之上，而是在后来的过程中产生的。
那么，地球上的氧气到底是怎么来的呢？

1、氧气的两大来源
现代科学家认为，氧气主要来自两个渠道。

第一是植物的光合作用。
当然，这个过程要追溯到35亿年前。

据说地球诞生于46亿年前，那时整个太阳系混乱且死寂一片。
那时的太阳系与现在迥然不同。
地球如同另一个世界。
在接下来的数亿年里，地球上出现了原始生命。
然而，当时的生命属于厌氧生物——它们适应了没有氧气的地球环境。

这一切在35亿年前发生了巨大变化。
光合细菌出现在地球上，这些细菌通过光合作用产生氧气。

最初，这些细菌的存在并未对地球环境产生显著影响。
随着光合细菌的繁殖壮大，地球上的生物逐渐面临生存危机：就像空气中二氧化碳含量不断增加对人类生存的威胁一样，光合细菌不断繁殖，产生的氧气逐渐在空气中累积，厌氧生物感觉到生存危机。
终于，随着光合细菌提供的氧气达到一定临界点，远古地球出现了一次生物大灭绝。

火星历史上也有类似的现象：远古火星一度出现过原始生命，但这些生命不断向火星大气中排放甲烷，改变了火星的环境，最终导致物种灭绝。

18亿年前，地球上的氧气比例不断上升，最终，氧气出现在大气层中。
地球生物的进化方向，逐渐适应了含氧环境的发展。
人类可以说是这一变革的受益者。

第二个来源则是水的分解。

我们知道，水由氢和氧组成。
有时，水会由于一些自然因素（如光分解）而产生大量氧气，并排放到空气中。

2、生物与氧气
总之，地球经过亿万年的发展，逐渐形成了我们今天熟悉的状态。
事实上，许多事情的发生，往往是偶然因素所致。
同时，由于自身环境变化，地球在46亿年的历史中淘汰了大多数生物。
比如，氧气的出现导致了厌氧生物的灭绝。
对于地球来说，这些灭绝的厌氧生物是真正意义上的原住民。

接下来的几十亿年里，地球氧气的变化也决定了许多生物的兴衰：例如，随着氧气比例的上升，厌氧生物被淘汰，只有适应含氧环境的生物才能生存。
数亿年前，随着氧气比例的大幅增加，地球进入了巨虫时代：巨大的蜻蜓如老鹰般出现在地球上，而不适应当时氧气环境的生物则沦为了巨虫的食物。

此后，氧气比例的下降也结束了巨虫时代。

对于人类而言，人类文明的前景与氧气比例密切相关：氧气比例太低，人类呼吸困难，生存堪忧；但如果氧气比例太高，人类同样难以适应。

总的来说，在地球46亿年的历史中，地球选择了生物，而不是生物选择了地球。