在地球的大氣中氧氣佔到了21%，其餘的都是一些惰性氣體，例如佔比達到了78%的氮氣，還有一些微量的稀有氣體等等。

其中氧氣是地球絕大部分生命必不可少的成分，就拿我們人類來說每時每刻都要呼吸空氣獲取其中的氧氣來供身體內部進行化學反應。

有時候我就在想，為什麼地球生命的生存需要氧氣呢？這使得生命的存在高度依賴本星球的大氣環境，也嚴重阻礙了人類去往外星球的腳步；

因為外太空、包括外面的很多星球並沒有像地球這樣的大氣條件，我們不得不穿上厚重的宇航服，背上氧氣罐，才能在地球以外的世界生存。

其實生命的存在不一定需要氧氣，而是地球上氧氣的大量存在，選擇了今天地球上的生命形式。

因為我們地球的大氣環境並不是一直都是今天這般模樣。在地球誕生之初是一個炙熱的火球，火山噴發、隕石撞擊，地球表面佈滿著流淌的熔融岩漿。

那個時候地球的大氣中基本上都是二氧化碳、一氧化碳、氮氣、甲烷、氨、硫化氫、水蒸氣等等這些對現在地球生命來說有毒有害的氣體，當時地球的地球大氣中唯獨沒有氧氣。

因為這個時候的遊離氧基本上都以化合物的形式被固定在了分子當中，隨著地球的冷卻，海洋的形成，小行星撞擊、火山噴發的減少，這些有害氣體的釋放逐漸減小，直到停止釋放並趨於穩定。

就是這樣的地球，生命依舊在海洋中誕生了，不過當時的生命只是一些簡單的單細胞生命，它們的生存不需要氧氣，只需要從太陽光獲取能量、然後利用二氧化碳、或者是甲烷、氨等等，透過把這些物質合成為有機物質供自己生存，並且會釋放處氧氣。

這樣的生命，這樣的大氣環境自地球誕生起一直保持了大約20億年，在這之後，地球上有一種叫藍藻細菌的單細胞生命出現了大爆發，它們大量的消耗空氣之中的二氧化碳、甲烷，並且不斷的釋放氧氣。

引發了地球歷史上著名的“大氧化事件”，氧氣在短短的幾十萬年間迅速地增加，大氣中的碳被固定在了有機物當中，並隨著地質沉積到了底層之下，這樣的變化也導致了地球上當時絕大部分的厭氧細菌的死亡。

取而代之的是，好氧細菌的崛起，以及多細胞生命的出現，好氧生命的繁榮一直延續到了今天，包括我們人類在內，所以說並不是人類選擇了氧氣，而是地球環境選擇、造就了人類。

2018年科學家在俄羅斯西北部地層中發現了大量的結晶鹽巖，可以追溯到大約20多億年前，它們是地區海水蒸發以後留下的結晶鹽，其中有大量的硫酸鹽，是硫和氧氣形成的。

這個發現證明了地球上曾經發生過的大氧化事件，也證明了大氧化事件發生的事件以及速度，都和之前的猜測是一致的。

今天地球上的生命正好相反，我們利用氧氣，透過各種形式的氧化反應將大氣中的氧氣又重新固定在了化合物當中，例如各種動物、細菌、包括人類的生命活動。

更為重要的是，人類工業時代以來大量的將曾經埋藏在地下的有機燃料挖出來燃燒，不僅消耗了氧氣，還向大氣中釋放了非常多的二氧化碳。

短短200年的時間，我們已經引發了非常多的氣候問題，今天大氣中的二氧化碳濃度為412.48ppm，年增長率約為2.1 ppm/年，比工業時代之前的280ppm高出了許多。

雖然地球上現在依然有植物在消耗二氧化碳產生氧氣，但是隨著人類生活圈的擴張，對植物的砍伐，目前植物對二氧化碳的消耗量遠遠跟不上人類的產出量。

如果與24億年前發生的“大氧化事件”相比，人類目前正在使得地球經歷著“脫氧事件”，雖然速度很緩慢，但是二氧化碳的排放引發的溫室效應，是一個連鎖反應。

地球溫度的升高會加快兩極冰雪的融化，導致極地中封存的甲烷被釋放、以及海洋溫度的升高，也會使得沉積在海底的甲烷水合物分解並釋放甲烷，這種氣體是二氧化碳溫室效應的25倍；

會嚴重加劇地球大氣溫度的升高，引發更多的乾旱、森林火災，破壞植被的同時，又釋放大量的二氧化碳。

如果人類按照目前的狀態發展下去的話，地球將在短短的數十萬年後會徹底地脫氧，到時風水輪流轉，又是厭氧細菌的天下。

如果人類從現在開始開發出清潔能源，不再排放溫室氣體，將大氣溫度上升的趨勢控制住，是否能自救？

並不可以，地球未來還是會自發的經歷“脫氧事件”，而引起這種效應的是太陽光度的增加，隨著太陽年齡的增長，它的燃燒並不會減緩，太陽越老、它燃燒的越猛烈，越迅速。

光度的增加就會使得可見太陽光譜發生變化，整體會發生藍移，也就是說太陽光中的紅光會消失，增加更多的藍光以及紫外線。

就算紫外線沒有殺死植物，太陽可見光譜的變化，也會直接影響到植物的光合作用，使得植物產生氧氣的效率降低。再加上地球溫度的升高，同樣會引發失控的溫室效應。

所以說地球發生脫氧事件是必然的，這大約發生在10億年後。

到時地球的溫度會將所有的液態水蒸發，地球又重新回到那個充滿毒氣的高溫世界。

對地球未來大氣中氧氣變化的研究發表在《自然地質學》雜誌上。研究表明，氧氣並不是一顆宜居行星固有不變的特徵，對於地球來說大氣中氧氣的存在只佔到了地球生命1/3的時間。

而在其餘的時間中，地球大氣並沒有氧氣，但是依舊有生命的存在，所以這可以指導我們在尋找外星生命的時候，並不一定非要和地球的大氣環境一樣。

這項研究也再次說明了現在的地球生命只不過是地球現在環境的產物，包括人類在內也都是地球的過客，地球並可能是人類一直的家園，這正是霍金所擔心的，這也是為什麼人類現在在尋找另外一個家園的原因。

The future lifespan of Earth’s oxygenated atmosphere

doi.org/10.6084/m9.figshare.13487487.v1.