ออกซิเจนจะหายไปอย่างแน่นอน: จะเกิดอะไรขึ้นกับโลกโดยไม่มีแหล่งกำเนิดหลักของชีวิต

บรรยากาศของโลก

บรรยากาศ - เปลือกก๊าซของเทห์ฟากฟ้าที่ยึดไว้ใกล้ตัวด้วยแรงโน้มถ่วง

เนื่องจากไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างบรรยากาศและอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ โดยทั่วไปแล้วบรรยากาศจะถือเป็นบริเวณรอบเทห์ฟากฟ้าซึ่งมีตัวกลางก๊าซหมุนรอบตัวโดยรวม ความหนาของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์บางดวงซึ่งประกอบด้วยก๊าซเป็นส่วนใหญ่ (ดาวเคราะห์ก๊าซ) อาจมีขนาดใหญ่มาก

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยออกซิเจนที่ใช้สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เพื่อการหายใจและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่พืชและไซยาโนแบคทีเรียบริโภคในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ชั้นบรรยากาศยังเป็นชั้นป้องกันของดาวเคราะห์ซึ่งปกป้องผู้อยู่อาศัยจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์และอุกกาบาต

วัตถุขนาดใหญ่ทั้งหมด—ดาวก๊าซยักษ์และดาวเคราะห์ภาคพื้นดินส่วนใหญ่ในระบบสุริยะ ยกเว้นดาวพุธ—มีชั้นบรรยากาศ

• ขอบเขตของบรรยากาศ

บรรยากาศก็ถือว่าแถวนั้นโลกซึ่งตัวกลางของก๊าซหมุนไปพร้อมกับโลกโดยรวม มันผ่านเข้าไปในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ทีละน้อยในนอกโลกโดยเริ่มต้นที่ระดับความสูง 500–1000 กม. จากพื้นผิวโลก

ตามคำจำกัดความที่เสนอโดยนานาชาติสหพันธ์การบินขอบเขตของบรรยากาศและพื้นที่ถูกวาดตามแนวคาร์มานซึ่งอยู่ที่ระดับความสูง 100 กม. ซึ่งเหนือสิ่งอื่นใดการบินการบินจึงเป็นไปไม่ได้เลย

NASA ใช้เครื่องหมาย 122 กม.

• โครงสร้าง

ชั้นบรรยากาศของโลกเป็นผลมาจากสองกระบวนการ: การระเหยของสสารของร่างกายของจักรวาลเมื่อพวกมันตกลงสู่พื้นโลกและการปล่อยก๊าซในระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ (การย่อยสลายของเปลือกโลก) ด้วยการปลดปล่อยมหาสมุทรและการเกิดขึ้นของชีวมณฑลบรรยากาศเปลี่ยนไปเนื่องจากการแลกเปลี่ยนก๊าซกับน้ำพืชสัตว์และผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวในดินและหนองน้ำ

ในปัจจุบันชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซและสิ่งสกปรกต่างๆเป็นหลัก (ฝุ่นละอองน้ำเกล็ดน้ำแข็งเกลือทะเลผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้)

ประวัติความเป็นมาของการก่อตัวของบรรยากาศ

ตามทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุดชั้นบรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันสามองค์ประกอบตลอดประวัติศาสตร์ เริ่มแรกประกอบด้วยก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) ที่ถูกจับจากอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าบรรยากาศหลัก.

ในระยะต่อไป การระเบิดของภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ทำให้บรรยากาศอิ่มตัวด้วยก๊าซอื่นที่ไม่ใช่ไฮโดรเจน (คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย ไอน้ำ) นี่คือวิธีที่มันถูกสร้างขึ้นบรรยากาศรอง... บรรยากาศได้รับการบูรณะ นอกจากนี้กระบวนการก่อตัวของบรรยากาศถูกกำหนดโดยปัจจัยต่อไปนี้:

• การรั่วไหลของก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) สู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์
• ปฏิกิริยาทางเคมีในบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตการปล่อยสายฟ้าและปัจจัยอื่น ๆ

ปัจจัยเหล่านี้ค่อยๆ นำไปสู่การก่อตัวบรรยากาศระดับอุดมศึกษาโดดเด่นด้วยปริมาณไฮโดรเจนที่ต่ำกว่ามากและปริมาณไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ที่สูงขึ้นมาก (เกิดจากปฏิกิริยาเคมีจากแอมโมเนียและไฮโดรคาร์บอน)

ออกซิเจนในบรรยากาศ

องค์ประกอบของบรรยากาศเริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงตามการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตบนโลกอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงพร้อมกับการปล่อยออกซิเจนและการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์

เริ่มแรกออกซิเจนถูกใช้ไปในการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบรีดิวซ์ - แอมโมเนีย, ไฮโดรคาร์บอน, เหล็กในรูปเหล็กที่มีอยู่ในมหาสมุทร ฯลฯ

ในตอนท้ายของขั้นตอนนี้ปริมาณออกซิเจนเข้าบรรยากาศเริ่มเติบโตขึ้น ค่อยๆเกิดบรรยากาศสมัยใหม่ที่มีคุณสมบัติออกซิไดซ์ เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงและฉับพลันในกระบวนการต่างๆที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศธรณีภาคและชีวมณฑลเหตุการณ์นี้จึงถูกเรียกว่า Oxygen Catastrophe

ทำไมออกซิเจนจึงหายไปจากชั้นบรรยากาศ?

ปรากฎว่าในช่วงเวลานี้จากโลกมีการรั่วไหลของออกซิเจนที่ค่อนข้างเสถียรในอัตราประมาณ 8.4 ppm ต่อล้านปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วง 800 พันปีที่ผ่านมาบรรยากาศในชั้นบรรยากาศมีออกซิเจนน้อยลงประมาณ 0.7%

แผนภาพด้านซ้ายแสดงให้เห็นว่าแตกต่างกันอย่างไรผลของการสร้างแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ของอัตราส่วน O2 / N2 ในชั้นบรรยากาศและความดันบางส่วน แผนภาพด้านขวาแสดงการเปลี่ยนแปลงของความดันบางส่วนตามผลของการวัดฟองอากาศในแกนน้ำแข็งเป็นเวลา 800 พันปี

การลดปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศเกิดขึ้นค่อนข้างช้า มันอาจจะไม่คุกคามชีวิตมนุษย์ไปอีกนับล้านปี แต่ข้อมูลเกี่ยวกับธรรมชาติของวัฏจักรดังกล่าวมีความสำคัญมากสำหรับวิทยาศาสตร์

คุณจำเป็นต้องรู้ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยใดกำลังเกิดการเปลี่ยนแปลง ข้อมูลนี้สามารถนำไปใช้เหนือสิ่งอื่นใดในการสร้างพื้นผิวดาวอังคารเมื่อผู้คนเริ่มสร้างดาวเคราะห์สีแดง เราอาจจะต้องเพิ่มปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศดาวอังคาร

ทำไมออกซิเจนจึงหายไป?

นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้มีความเห็นเป็นเอกฉันท์ว่าเหตุใดชั้นบรรยากาศของโลกจึงสูญเสียออกซิเจนไปอย่างช้าๆ มีสองสมมติฐาน

• อัตราการกัดเซาะที่เพิ่มขึ้น ซึ่งช่วยขจัดหินออกจากดินมากขึ้น ซึ่งออกซิไดซ์และจับกับออกซิเจนมากขึ้น

• การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศอุณหภูมิลดลงเล็กน้อยในช่วงหลายล้านปีที่ผ่านมาแม้ว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากการลดลงของอุณหภูมิอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาทางนิเวศวิทยาเป็นลูกโซ่อันเป็นผลมาจากการที่ออกซิเจนเริ่มละลายและจับตัวกันในมหาสมุทรมากขึ้น
  

ออกซิเจนจะหายไปหมดหรือไม่?

ใช่อย่างน้อยนี่เป็นข้อสรุปที่นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นจาก Toho University Kazumi Ozaki และ Christopher Reinhard เพื่อนร่วมงานชาวอเมริกันของเขาจาก Georgia Institute of Technology

ผู้เชี่ยวชาญได้จำลองวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศโลกของเราโดยคำนึงถึงปัจจัยทางธรณีวิทยาชีววิทยาและภูมิอากาศ เป็นผลให้พวกเขาพบว่าชั้นบรรยากาศของโลกจะยังคงค่อนข้างคงที่เป็นเวลาประมาณหนึ่งพันล้านปีและหลังจากนั้นอีกไม่กี่พันปีก็จะกลายเป็นปราศจากออกซิเจนในทางปฏิบัติ

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าสาเหตุของภัยพิบัติจะเป็นอย่างไรประกอบด้วยกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นของดวงอาทิตย์เนื่องจากปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศจะลดลง เมื่อตัวบ่งชี้นี้ถึงจุดวิกฤตกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะหยุดชะงักบนโลกและออกซิเจนจะหยุดเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

ชีวมณฑลจะไม่มีเวลาปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมที่สำคัญเช่นนี้ โลกของจุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนยุคดึกดำบรรพ์ซึ่งวันนี้แฝงตัวอยู่ในเงามืดจะกลับมามีชัยอีกครั้ง

บทสรุปของผู้เขียนงาน

โลกจะปราศจากออกซิเจนได้อย่างไร?

สถานการณ์นี้มีอยู่แล้วบนโลกของเราก่อนเกิดภัยพิบัติออกซิเจน

องค์ประกอบที่แน่นอนของบรรยากาศหลักของโลกบนอย่างไรก็ตามในปัจจุบันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันถูกสร้างขึ้นจากการสลายตัวของเสื้อคลุมและมีลักษณะการงอกใหม่ มันขึ้นอยู่กับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรเจนซัลไฟด์แอมโมเนียมีเทน นี่เป็นหลักฐานโดย:

• เงินฝากที่ไม่ได้ออกซิไดซ์ที่ก่อตัวขึ้นอย่างชัดเจนบนพื้นผิว (ตัวอย่างเช่นก้อนกรวดในแม่น้ำจากไพไรต์ที่ไม่เสถียรของออกซิเจน)
• ขาดแหล่งที่มาของออกซิเจนและสารออกซิแดนท์ที่มีนัยสำคัญ
• การศึกษาแหล่งที่มาที่เป็นไปได้ของชั้นบรรยากาศหลัก (ก๊าซภูเขาไฟองค์ประกอบของวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ )

เนื่องจากสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ล้นหลามเวลาเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ที่ความเข้มข้นของออกซิเจนที่มีนัยสำคัญ ชุมชนที่เปลี่ยนแปลงไปทั่วโลกเกิดขึ้น: ชุมชนแบบไม่ใช้ออกซิเจนถูกแทนที่ด้วยชุมชนแบบแอโรบิก ซึ่งก่อนหน้านี้จำกัดอยู่เพียง "ถุงออกซิเจน" เท่านั้น ในทางกลับกัน ชุมชนแอนแอโรบิกถูกผลักเข้าไปใน "กลุ่มแอนแอโรบิก" (ในเชิงเปรียบเทียบคือ "ชีวมณฑลกลับด้านในออก")

ในอนาคตการปรากฏตัวของโมเลกุลออกซิเจนในบรรยากาศนำไปสู่การก่อตัวของหน้าจอโอโซนซึ่งขยายขอบเขตของชีวมณฑลอย่างมีนัยสำคัญและการแพร่กระจายของการหายใจออกซิเจนที่เอื้ออำนวยมากขึ้น (เมื่อเทียบกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน)

อ่านเพิ่มเติม

ดาวมฤตยูได้รับสถานะของดาวเคราะห์ที่แปลกประหลาดที่สุดในระบบสุริยะ ทำไม?

นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?

การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด