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1 氧气到底是如何生成的

到现在为止,我所看到的所有教科书和科普书籍都说,氧气是绿色植物通过光合作用逐渐积累而来的。光合作用产生氧气,这当然没问题,但是,能够积累氧气吗?
    放眼一棵树的生命历程,它在生长过程中的确会吸收二氧化碳,释放出氧气,但是,当它死后,体内的所有碳元素都将释放,同时消耗掉它所释放的氧气。这基本上就是一个逆向的过程。整个生态系统就更是如此了。有生产者释放氧气,有消费者吸收氧气,基本上处于一种平衡状态,所以氧气才会维持在21%的水平。但问题是,地球形成之初,大气中是不含氧气的,反倒是富含大量还原性的物质,如甲烷,氨气,一氧化碳等。光合作用产生多少氧气,就要产生对应的有机物,这些有机物反过来又要将光合作用产生的氧气消耗掉,氧气根本不可能积累。
   有朋友说,不是所有有机物都被氧化,很多不是变成化石能源了么,同时,生物体本身也是一个碳库。但这依然说不通。原因有两点,其一,地球表面的大气压是76厘米汞柱,地表总面积约5.1亿平方千米,很容易计算出,地球上的空气总量为5000万亿吨,其中氧气1000万亿吨。地球上生物体的总含碳量为7000亿吨,化石能源的总含碳量约6.3万亿吨,合计约7万亿吨。假定上述所有炭全部氧化,也仅需20万亿吨氧气,换个角度说,固定这些碳,仅能释放出20万亿吨氧气,与大气中氧气总量相比微乎其微,更何况地球形成之初,大气中是富含大量还原性的物质,如甲烷,氨气,一氧化碳等,这些都是消耗了大量的氧气才被氧化的。其二,化石能源最主要的构成是煤炭。最早形成的煤炭是二叠纪,当时的氧气含量达到35%,这岂不就构成了一个悖论,越多的碳被固定,氧气的含量就越少?
    因此,地球上的氧气不可能是绿色植物通过光合作用积累的。但是,有一些非绿色微生物,可以通过光合作用,释放出氢气;紫外线,闪电等也可以分解水分子,释放出氢气。地球太小,氢气在大气中不能稳定存在,很容易逃逸到太空中,由此,氧气才会被积累。还有一个更根本的原因就是,地球形成之初,氧元素的含量远大于碳元素的含量,否则,地表将充满各种烷烃,任何理化作用和生物作用都不可能让大气充满氧气。

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作者:旅行到宇宙边缘 2014/12/10 10:07:32 | 回复楼主 举报 TOP

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