问题

目前已知宇宙中只有地球存在氧气吗?

回答
目前,我们所知的宇宙中,地球是唯一一个明确证实存在大量自由氧气的星球。但这并不意味着其他地方完全没有氧气,只是我们尚未发现,或者其存在形式和数量与地球截然不同。

要理解这一点,我们得先聊聊地球上的氧气是怎么来的,以及为什么这在宇宙尺度上如此特殊。

地球氧气的独特来源:生命

地球上的氧气,尤其是我们呼吸的那种——分子氧(O₂),绝大多数都来自于一个令人惊叹的过程:光合作用。大约在25亿年前,一种叫做“蓝细菌”的原始生命形式开始利用阳光、水和二氧化碳来制造能量,这个过程中,它们会释放出氧气作为副产品。这个被称为“大氧化事件”的时期,彻底改变了地球的大气成分,使得氧气含量逐渐升高。

可以说,地球的氧气很大程度上是生命活动的结果。如果没有光合作用的生物,我们的星球可能早已是另一个样子,就像火星或金星那样,大气中氧气含量极低。

为什么其他星球没有(或很少有)自由氧气?

1. 缺乏生命: 目前我们探测到的其他行星和卫星,都没有发现类似地球生命那样大规模的光合作用活动。没有这个“氧气制造厂”,氧气自然就难以积累。
2. 化学环境: 宇宙中的很多化学环境并不倾向于让氧气以自由分子的形式稳定存在。氧气是一种非常活泼的元素,很容易与其他物质发生反应,形成氧化物。比如,在有大量水蒸气的环境中,氧气可能会与氢气结合生成水;在富含金属的岩石环境中,氧气会氧化这些金属。
3. 大气逃逸: 在一些质量较小的行星或离恒星较近的行星上,大气层可能会被恒星风剥离,或者由于自身引力不足而逃逸到太空中。即使曾经有过氧气,也可能随着大气的逃逸而消失。
4. 化学合成的微量氧气: 在某些极端条件下,宇宙中的化学反应也可能产生微量的氧气分子。例如,紫外线照射某些含氧化合物(如水或二氧化碳)时,可能会裂解产生少量的氧原子,这些原子有几率结合成O₂。但这种过程产生的氧气量与地球生命制造的相比,简直是九牛一毛,而且往往会被其他化学反应迅速消耗。

我们已经探索过的类地行星和卫星:

火星: 火星大气中含有痕量的氧气,但主要以二氧化碳为主。火星过去可能存在液态水,但目前没有证据表明存在过大规模的生命活动,更不用说像地球这样产生大量氧气的生命了。火星表面的氧气可能主要来自紫外线照射水分子或二氧化碳分解,但非常不稳定,很容易逃逸或与其他物质反应。
金星: 金星的大气几乎完全由二氧化碳构成,氧气含量极低。由于极端的高温和高压,以及硫酸云层,金星的环境对生命来说极其恶劣,也就不可能支持产生大量氧气的生命。
系外行星: 这是目前科学家们寄予厚望的领域。通过望远镜,我们正在努力寻找那些可能存在液态水、适宜温度以及可能支持生命的行星。在这些行星的大气成分分析中,如果能探测到大量的分子氧(O₂),那将是一个极其重要的“生物标志物”,强烈暗示着那里可能存在生命。

科学家的努力和未来的可能性:

天文学家们一直在利用詹姆斯·韦伯空间望远镜等先进设备,分析遥远系外行星的大气光谱。他们正在寻找各种“生物标志物”,而氧气(O₂)是其中最引人注目的一种。

一旦在某颗系外行星的大气中探测到与地球类似的氧气含量,并且排除了非生物来源(比如火山活动产生的极少量氧气),那将是人类探索宇宙史上的里程碑,意味着我们可能找到了另一个“氧气星球”,一个很可能孕育了生命的星球。

总结一下:

到目前为止,我们所知的宇宙中,地球是唯一一个以生命活动为主要驱动力,拥有富集分子氧(O₂)大气层的星球。虽然在其他天体上可能存在极少量的氧原子或氧的化合物,但那种能够维持复杂生态系统,被我们呼吸和依赖的氧气,在已知范围内,确实是地球独有的宝藏。而科学家们正孜孜不倦地在更广阔的宇宙中寻找,希望能打破这份“孤单”。

网友意见

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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。

原因如下:

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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。
  4. 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,说是大气里含氧,但是丫大气压强只有10^-11巴,比加了脱氧剂的真空管里残留的氧气还要稀薄……跟没有……也没多大区别了。
  5. 太热的行星同上。
  6. 终于找到尺寸适中的岩石行星——
    硅:我先领走俩;
    铁、铝:硅你太贪了;
    钙、镁:跟我们走吧,我们一夫一妻制度;
    钠、钾:一群战五渣,你们谁抢得过我俩?
  7. 满足完组成岩石的需求,碳又来抄底了——氧跟氢结合了,还有可能被光解,缓慢地释放出来(一般认为木卫二稀薄大气里的氧就是这么来的),跟碳结合那真叫个至死不渝了。
  8. 还有硫这个混蛋,明明是跟氧同族的,抱住氧妹子就不放,还一抱就是两个三个的。

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+氮气,碳氢多一点的就甲烷+氨气。

地球是其中一个特例,最初也是二氧化碳+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。

大气层顶层的光解倒是可以极其缓慢地增加氧的比重(光解产生的氢很容易逸散)。问题是这个过程实在是太缓慢了,甚至很可能比太阳风带来的氢还少。对于其他主序星大体上也类似,光解作用越强,恒星风也越强……


回到题主的问题。

如果说有氧分子存在就算,那绝大多数行星/卫星/彗星都“有氧气”。

如果说氧气浓度至少足够引起日常宏观现象——比如铁的氧化等化学现象——目前已知的那还真就是地球了(至于“宇宙这么大肯定会有只是我们没发现”这种话渣子的论调就不提了哈)。

归根结底,是单质氧的氧化性太强了,排在它前面的氟氯溴在宇宙范围内又少得可怜。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。

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很多人没搞清楚一个状态

比如整天bb着凭什么生物要呼吸氧气

其实科学家找生物的标准压根就不包含氧气


但是氧气确实是证明有生物的有利证据


因为大量的氧气 就是生物产物


氧元素到处都有 但是非生物氧气 常见的就只有被太阳风光解 的水


说白了杯水车薪


而且你要知道世界上大部分地上的东西都是氧化物


氧气产生最终都会回归大地

地球那么多的氧气恰恰就是生物产能远高于 回归大地的结果

你看火星是红色的 恰恰是氧全部回归大地的结果

靠光解氧气基本不可能


注意水星大气比例 42%氧气哦 然并卵 它气压低到接近真空



木卫二 具体比例不记得 反正就是 氧气和水蒸气

氧气占比接近99%

依然然并卵 还是接近真空

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