百億年前的宇宙就存在氧!這一發現引起了科學家對生命的新猜想

氧氣對於生命的重要性是不言而喻的,除了一些厭氧細菌外,幾乎所有生存環境與大氣有直接接觸的生物都是需氧生物。

百億年前的宇宙就存在氧!這一發現引起了科學家對生命的新猜想

氧氣參與生物體內的新陳代謝過程,為維持正常生命活動提供必需的能量;氧氣的出現也改變了地球大氣圈,由於生物的進化與地球環境變化是協同進行的,因此地球歷史上氧氣濃度的波動也必然影響著生物進化歷程。

此外,正是氧氣的參與,使得大氣圈的上層形成臭氧層,保護地球生命不直接暴露在紫外尤其是短紫外的輻照之下,而這種沒有阻擋的大劑量近紫外照射對所有生物都是致命的。

那麼,氧氣是不是隻有地球才有?還是宇宙中還有哪些地方存在氧?而氧又是如何形成的?

百億年前的宇宙就存在氧!這一發現引起了科學家對生命的新猜想

有報道稱,在5月16日,日本大阪產業大學、日本國立天文臺及名古屋大學等組成的團隊宣佈,使用南美智利的阿塔卡瑪(ALMA)射電望遠鏡,在距地球132.8億光年的獅子座方向銀河中,發現存在氧。

就此次的發現除了刷新迄今發現氧的最遠紀錄之外,還刷新了知曉最遠的正確距離的銀河記錄!而該成果也被髮表在16日的英國科學雜誌《自然》網絡版上。

這一觀測結果反映出了132.8億年前的宇宙就存在氧,大阪產業大學博士研究員橋本拓也表示:“這將有助於查明宇宙最初期星體如何形成。”

  其實,這個團隊早在2016年3月至2017年4月對位於獅子座方向的銀河就展開了觀測,並檢測出有氧特徵的光。

2017年公佈的在132億光年外銀河發現的物質,此前被認為是最遠的紀錄,此項研究又將紀錄提升了8000萬光年。

  那地球上的氧又是從何而來的呢

氧應該是宇宙形成之初,在重量為太陽8倍以上的巨大質量星體內部,發生核聚變而產生,受星體壽命的最後階段發生的超新星爆炸影響,氧被分散到了太空。

氧在自然界中分佈最廣,佔地殼質量的48.6%,是丰度最高的元素,動物呼吸、燃燒和一切氧化過程都消耗氧氣,但空氣中的氧能通過植物的光合作用不斷地得到補充,當然這說的都是現狀的。

其實地球的大氣層形成初期是不含氧氣的,原始大氣是還原性的,充滿了甲烷、氨等氣體。

大氣層氧氣的出現源於兩種作用,一個是非生物參與的水的光解,一個是生物參與的光合作用。

百億年前的宇宙就存在氧!這一發現引起了科學家對生命的新猜想

生物的光合作用對大氣層的影響巨大

生物的光合作用造成了大氣層由還原氛圍向氧化氛圍的轉變,使得水光解產生的氫氣能重新被氧化為水回到地球而不至於擴散到外層空間去,從而防止了地球上的水的流失。

同時光合作用也加速了大氣層氧氣的積累,深刻地改變了地球上物種的代謝方式和體型,大氣層含氧量在石炭紀的時候一度上升到了35%!

而氧氣含量的增加造成了依賴於滲透方式輸氧的昆蟲在體型上的巨型化,在石炭紀曾出現過翼展2英尺半的巨蜻蜓!

在早期大氣環境中存在較多的二氧化碳和低能量電子,田善喜研究組提出這些二氧化碳分子可以捕獲低能電子,產生碳原子負離子和自由氧原子或者氧分子,並通過實驗發現作為產物的自由氧原子和氧分子在早期大氣化學反應中的作用。

研究人員還發現,“低能電子貼附或捕獲”過程對星際化學成分的演化至關重要。

由於在許多星球(如地球、火星、土星等)的上空存在大量二氧化碳氣體和能量電子,研究組認為“電子貼附解離”對原始氧氣起源的貢獻可能較以前公認的“三體複合反應”和新近發現的“光解反應”過程更為重要!

這一發現大大深化和拓展了人們對“星際介質化學反應”的認識,而中國科大田善喜教授研究組發現這一“氧氣起源”,也揭示了早期地球上氧氣產生的全新機制,表明氧氣非光合作用而來!


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