氧氣只有地球才有嗎?

無畏的小紅旗


當然不是。但至少在太陽系,地球是大氣中氧氣含量最多的天體(目前地球大氣含氧量為21%,而在歷史上,地球的氧氣含量曾達到30%的巔峰)。地球之所以擁有這麼多的氧氣,是跟地球的生命緊密相關的。這種相關性,似乎暗示了在已知的行星大氣當中都不大可能有如此豐富的氧氣。

地球的“大氧化時代”

地球的氧氣來源於地球形成初期的一個叫做“大氧化事件”的遠古時期,在此時期,地球海洋中的藍藻,通過光合作用釋放氧氣的效率,開始超過了地球上的還原性物質(主要是鐵)消耗氧氣的速率,因而使得氧氣從海洋釋放到大氣呈現淨輸出,大氣中的氧氣含量迅速上升。

請注意在大氧化時代之前很長一段時期,生命就已經出現了,是因為那個時候地球還處於一種還原性的狀態,因為地球表面有很多鐵。這些鐵處於沒有被氧化的狀態,也就是說,還沒有變成鐵鏽。

上圖:地球海洋溶解成分發展曲線(橫軸是時間,單位:距今百萬年),紅色為二價鐵離子,綠色是硫化氫,藍色是氧氣。
圖中重要標註翻譯如下:

  • Greate Oxidation Event - 大氧化事件

  • Oxygenic Photosynthesis Evovles - 產氧光合作用進化

  • First O2 respiring eukaryotes - 首個呼吸氧氣真核生物

  • Intense valcanism - 劇烈火山活動

  • Shallow ocean - 淺海

  • Deep ocean - 深海

  • Cambrian explosion - 寒武紀大爆炸

  • First complex animals - 首批覆雜動物

  • Land plants diversity - 陸生植物分化

從上圖看出,從大氧化事件之後海洋含氧量就穩步上升,從淺海到深海。

大氣富含氧氣的木衛二

如果拋開大氣含氧總量來說,其他已知的天體(不侷限於行星,還包括衛星的話)還是有包含氧氣的可能的。值得高度懷疑的一個例子就是木衛二——歐羅巴。

木衛二是一個被厚厚的冰層覆蓋的木星的衛星,它的大小和我們的月球大致相當。因為尺寸偏小,所以木衛二的大氣非常稀薄,大概只有地球大氣壓的10^-12那麼多。但木衛二大氣層幾乎由氧氣構成。

跟地球上的氧氣的起源不同,木衛二大氣中的氧氣並非源於生物。其近地大氣是由輻射分解形成。太陽紫外線以及來自木星磁層的帶電粒子撞擊到木衛2表面的冰層時,將水分子裂解為氧原子和氫原子,並昇華到大氣中,大部分會迅速形成分子形態。氫氣會簡單的逃逸到太空,而氧氣則會滯留在近地表,維持下來。

上圖:木星磁場對木衛二表面的輻射裂解作用的原理圖。帶電高能粒子會隨著木星的磁場線砸向木衛二的軌道,使得大量的高能粒子轟擊木衛二的表面。右圖中紅色螺旋線是電子降落木衛二的曲線,綠色螺旋線是硫+、氧+等其他離子(原圖不清晰,看不清電荷符號,但根據手性判斷,應該是正離子)。

上圖:感受一下這種親密關係,背景中的木星太宏大了。

研究者們觀察部分輻射裂解的氧氣不會被釋放到木衛2的表面,而是隨著木衛二冰層與其冰下的海洋的交互,而被輸送到海洋當中。

這樣的輻射裂解產氧過程在木星的其他幾個衛星上也可能發生,所以像木衛一、木衛三的大氣等都含有比例不一的氧氣。

總結

所以至少在太陽系還有其他的天體擁有氧氣,這是毋庸置疑了。


小宇堂


雖然我們對外星球,特別是系外行星、衛星的觀測很少,但我們有理由說氧氣並非只有地球上才有。

不說別的,人類探測最多的其他行星——火星,其大氣中就有約0.15%的氧氣,這不就說明了氧氣不只是地球的專利了嗎?


事實上,氧在宇宙中是很普遍的,就說我們的地球組成,排在第一位的也是氧。只不過氧有一個奇怪的特性,使得其很難以單質的形式存在,那就是氧化性。

由於氧的性質相對而言比較活潑,(僅僅是相對而言,比氧活潑的東西多了去了)所以在其他沒有氧循環的星球,絕大多數氧只能以化合物,或者說氧化物的形式存在。譬如我們生活中最常見的水,其實就是氫的氧化物。因此,正常來說,除非有一個星球氧佔據了絕大多數,不然其中的氧會很快發生化學反應。不過這並不是絕對的,火星就是個例子。


首先從生物學角度來說,既然地球是一派生機勃勃的景象,我們沒理由相信遙遠的地方沒有其他星球和地球一樣也有植物的存在。而植物,或者說有葉綠體的生物是碳氧循環的重要角色,因此,只要有植物或者類似的存在,這個星球就一定有氧氣。

其次從化學角度來說,任何反應都是相對平衡,也就是說即便在宏觀看來化學變化是單向性的,但在微觀看來這個變化確是雙向的,換句話說,即便一個化學反應已經在某個容器中發生,這個容器中也一定是反應物和生成物共存,只不過是多少的問題。這樣看來,幾乎每個有氧元素存在的星球都有氧單質甚至氧氣存在了。

因此,不管怎麼說,氧氣都絕不只是地球的專利,絕不僅僅是地球上才有的。更或者說,幾乎每個星球都有氧氣!

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張家小智兒


迄今為止,地球還是太陽系中唯一擁有生命物種存在的星球,其中有個必不缺少的原因,就是我們地球大氣層中有著足夠的氧氣,佔到了大氣層氣體含量的21%左右,在整個太陽系中也是獨一無二的。



那麼在我們的太陽系中,只有地球上有氧氣嗎?這個問題不好回答,因為氧元素本就是一種在宇宙中普遍存在的元素,它是比較容易生成的,質量如我們的太陽這樣的恆星到了晚年時期,內部的核聚變就可以產生氧元素,通常也會以氣體的狀態存在,所以在有大氣層或者液態水的星球上,多多少少都會有一些氧氣的,很少會有星球像我們地球這樣擁有那麼多氧氣罷了。


在太陽系中,除地球之外氧氣含量最高的就是火星了,雖然火星上的大氣以二氧化碳為主,但是氧氣含量佔到了0.15%,遠高於木星、土星、天王星和海王星等,比唯一擁有大氣層的土衛六可衛星上的氧氣含量也高。


至於為什麼火星上氧氣含量相比其他星球要高一些呢?天文學家們分析認為這可能是因為遠古火星曾經有著類似地球如今這樣的生態系統,上面也曾有大量的綠色植物製造的氧氣,那個時候火星上面的氧氣含量要比現在高多了,大氣層也比如今濃厚的多,而如今火星上的氧氣也是那個時候的部分遺留罷了。

在太陽系中,地球和火星之外,還有其他一些星球上存在相當多的氧氣,不過這些氧氣並沒有存在於它們的大氣層中,而是存在於它們的液態海洋中,比如木衛二、木衛四、土衛六、海衛一、天衛五、冥王星等星球,天文學家們認為它們表層冰蓋下有著很深的海洋,在這些海洋中,很可能有著溶在水中的大量的氧氣,因此這樣的海洋中也被認為很可能有生命物種存在。




地球上有一些現成的類似於上面這些星球冰蓋下海洋的環境,那就是南極洲的一些冰下湖泊,比如沃斯托克湖,裡面的氧氣含量是地球其他淡水湖泊中的50倍,但是這個湖泊已經通過冰蓋與外界隔絕50萬年以上了,科學家已發現裡面有細菌等微生物存在,像這樣的湖泊在南極洲已知有140多個,它們或者可以間接證明,這些星球的冰下海洋中有足夠的氧氣可以供生命生存。

其實只要有適宜的條件,氧氣就可以存在,並非只需要光合作用才能出現,氧元素在宇宙中含量並不少,只是它的化學性質非常活潑,很容易和其他元素結合成氧化物,在很多星球上氧氣都和其他元素形成了氧化物,比如火星上的赤鐵礦,實際上就是氧化鐵。所以很多星球上的氧氣都變少了,而如果有合適的條件或者出現某種化學反應,氧氣還是能被解放出來的。


人類的方向


在太陽系中,我們的地球和其他星球相比最獨特的地方之一就是它的氧含量了,氧氣佔了地球大氣分量的21%,太陽系有大氣層的其他星球的氧氣含量都沒有這麼高,這也是地球上之所以有生命的最重要因素之一。

在太陽系八大行星中,距離太陽最近的水星基本沒有大氣層,更別談上面的氧氣含量了,水星外的金星的把臍橙倒是非常濃厚,然而基本都是二氧化碳,氧氣含量極少,火星的大氣層非常稀薄,星球表面大氣壓不到地球的1%,氧氣含量大約為0.15%,然而這個比例基本上已經是是除地球之外最高的比例了,木星大氣層中氫氣佔到了90%,氦氣大致為9%,氧氣以及其他氣體等等加起來約1%,土星和木星類似,天王星和海王星也是以氫和氦為主,此外還有甲烷、氨氣和水冰等,氧氣所佔的分量都極少,唯一擁有大氣層的衛星土衛六則以氮氣為主,分量佔到了98%還多,其他主要是甲烷,乙烷,二氧化碳等。



那麼為什麼這些星球都幾乎沒有氧氣,而只有我們的地球有那麼多的氧氣呢?其實主要是兩個原因,首先就是氧是一種很活躍的元素,它很容易跟其他元素髮生化學反應生成某種氧化物等,但這樣的話,它就失去了氧氣本該擁有的性質,比如我們的呼吸離不開氧氣,但是二氧化碳,一氧化碳等氧化氣體就不可以參與我們的呼吸活動。氧元素在宇宙中以及各大星球上本也是大量存在的,但是由於氧元素的活躍性,因此它大都是以化合物的形式存在。


我們都知道陽光照射下綠色植物的光合作用可以產生氧氣,其實這個原因正是地球上有大量氧氣的主要原因,當光合作用發生的時候,綠色植物可以吸收空氣中的二氧化碳,將其分解成氧氣和碳,並且將氧氣釋放出來,由於有大量的綠色植物共同來做這樣的工作,所以地球上的氧氣含量就很豐富了,地質學家認為,地球海洋中曾經出現過一段藍藻爆發期,它們就釋放了大量的氧氣,最豐富的時候逼近大氣層氣體含量的40%呢!


由於其他星球上並沒有地球上這種氧氣生成與轉化機制,所以那些星球上的氧氣含量就很少了,而火星上之所以有0.15%的氧氣含量,很可能是因為火星上面曾經有過生命,比如像地球這樣出現過大量的綠色植物,因此產生了大量的氧氣,但是後來火星變得不再適合生命生存之後,氧氣與其他元素髮生化學反應成了化合物,於是含量越來越少,但是還剩下了0.15%的殘餘含量,這個數值或也體現了火星上曾經有過生命的可能性。


科普大世界


氧氣不是地球特有的,宇宙中其它地方與存在著氧氣。

地球的氧氣是某個超新星爆炸時拋灑出來的,當然了,除了氧氣,凡是大於氫以上的元素都是這麼來的。因為按照宇宙大爆炸理論,宇宙在冷卻之後只能夠形成氫元素,其它元素需要恆星發生核反應才能夠形成。

而我們的太陽系,在最早的時候只是一片巨大的氫分子星雲而已。不過後來距離這片星雲不遠處發生了一次超新星爆炸,導致了大量氫以上元素被拋灑出來,其中部分來到了太陽系星雲。太陽系星雲受到爆炸衝擊波的影響,發生了坍塌,主要質量形成了太陽,其它物質形成了地球等八大行星。而地球上的碳、氧、金屬元素等等都是來自於這次超新星爆炸拋灑出來的。


所以,既然超新星爆炸可以拋灑出來各種物質,那麼廣袤的宇宙中時不時就會發生超新星爆炸,因此其它地方也勢必存在氧氣。當然了,因為氧氣的負電性比較大,所以很容易和氫氣以及碳結合形成水以及二氧化碳。所以這些地方氧氣含量的多少,可能會和地球有所差別。畢竟地球上有植物,可以進行光合作用把二氧化碳重新還原為氧氣。


科學探秘頻道


氧氣只有地球才有嗎?

即使氣體狀態的氧氣也存在與很多天體的大氣層中,只不過含量多少而已,比如木星大氣層中氫氣佔到了90%,氦氣大致為9%多,氧氣以及其他氣體等等加起來的含量不到1%,因為木星並無氧氣生成與轉化機制,因此這些天體中的氧氣是不會增加的。

其實各位可能忽略了另一件重要的事情,僅僅認為行星上有氧這種元素是不對,宇宙中的元素加工廠-恆星從來都是非常慷慨,一直處在緊張的生產之中,氧元素的供應是源源不斷啊,當然太陽這樣的吝嗇鬼有些過分,因為以太陽的質量起聚變元素之碳、氧後由於溫度不夠,無法再進行聚變,失去輻射壓支撐後內核將坍縮成白矮星,外殼將隨之煙消雲散,擴散的星雲中也會有氧,但絕大部分被白矮星據為己有,如果這顆白矮星不吞噬氣體導致Ia型超新星爆發的話,這些氧元素將永遠被鎖死在這顆白矮星裡!

其實可能咱已經說遠了,太陽系的其他行星是否有足夠的氧氣才是我們比較關心的,太陽上再多的氧元素又有何用呢?我來看看其他行星上氧氣含量如何:

水星大氣氧含量:水星質量太小隻有地球的5.5%,幾乎沒有大氣,我們可以認為水星沒有氧氣

與月面無二致的天體,都不能稱之為大氣層

金星大氣氧含量:金星的大氣壓是地球的90多倍,但二氧化碳氣體佔了絕大部分,其恐怖的溫室效應導致金星表面溫度高達460多度。

金星大氣的成分,氧含量沒法標識出來,幾乎可以認為是0

火星大氣氧含量:火星的大氣壓只有地球的1%,火星的那點可憐的大氣主要是二氧化碳(95.3%)加上氮氣(2.7%)、氬氣(1.6%)和微量的氧氣(0.15%)和水汽(0.03%)組成!

土衛六(泰坦)的大氣成分:土衛六大氣的98.44%是氮氣,另外還有大量不同種類的碳氫化合物殘餘(包括甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷,以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦氣)。

確實含量比較大的行星或者天體中唯有地球,當然地球並非天生就有氧氣的,也是經過數十億年的生物進化隨之而來的,因為地球有一個氧氣轉化與生成機制,才保持瞭如今21%左右的比例!


星辰大海路上的種花家


地球上竟然長期存在氧氣,就沒有人認真思考過為什麼?氧氣應該是最不穩定的,大自然中我們經常發覺各種氧化反應。莫說我們人類需要呼吸氧氣才能存活下來,連鐵等都跟人搶氧氣發生氧化反應生成鐵鏽。

總之地球上的物變成氧化物才到最穩定態,所以不僅僅是動物和人類需要氧氣,大自然所有物都需要氧氣。

那麼地球為什麼能形成穩定的氧氣生成系統呢?其實功勞應該歸功於氮氣。氮氣才是形成初級生命的基礎。沒有氮氣,地球根本不可能形成蛋白質。最初地球初級生命只有藍藻蛋白,此生物特點需要吸收大量二氧化碳呼出氧氣。後來二氧化碳被藍藻吸收差不多了,自己也就被滅了。替代藍藻的就是地球的植物,繼續把二氧化碳置換為氧氣。

所以地球真的太神奇了,居然可以存在不穩定氧氣,且為21%,功勞迴歸於綠色植物。建議大家少吃肉,多吃蔬菜,培養蔬菜的商業價值。因為豬、羊、牛一樣都和人類搶氧氣,只有綠色植物是反的。


活的自在點


科學家曾在距離地球130多億光年的星系中,發現了氧的存在,是人類找到的最遠的有氧區。氧氣性質活潑,在自然界難以穩定存在,多和其他物質發生氧化反應,以化合物的形式存在。宇宙中氧的存在也成為搜尋外星生命的一個途徑。

地球大氣中原本也是沒有氧氣存在的,但存在氧元素,直到單細胞藻類植物出現後,地球大氣才逐漸充斥氧氣,然後又推動了生物向著能夠利用氧的類型轉變。氧氣最終又在地球環境中,產生出臭氧,臭氧的存在可以過濾太陽光中的紫外線,使地球生命得以在陸地環境中存在。



在最初的宇宙中,因為環境溫度高、活動劇烈,宇宙中只有一些基本粒子存在,隨著宇宙的膨脹和冷卻,電子、質子形成,然後又逐漸合成原子,而氫原子只有一個電子一個質子,因此在宇宙中普遍存在。宇宙物質在引力的作用下逐漸聚集,形成恆星,恆星的巨大引力又使得氫元素原子發生聚變,生成更重的原子,氧元素原子也能被製造出來。

而恆星的聚變在形成鐵元素後,恆星就不能穩定存在。因為到鐵之後,物質要想再發生聚變反應,就要吸收大量能量。恆星聚變產生釋放的能量的推力不能平衡恆星對物質的引力,發生超新星爆發,爆發產生的大量能量,又使得為鐵的聚變反應提供了能量,比鐵更重的元素原子就被製造了出來。


來看世界呀


答:當然不是,其他有大氣的星球,或多或少存在氧氣,只是遠遠沒有地球大氣的含氧量高(21%),比如火星大氣含氧量約0.15%。


至於太陽系內,其他有大氣的行星和衛星,含氧量更低;地球擁有較高的含氧量,主要是地球生物的主導作用,尤其是植物和一些能進行光合作用的微生物。



在化學物質中,氧氣是一種化學性質非常活潑的氣體,除金、鉑、銀等極少金屬和稀有氣體外,絕大部分單質都能與氧氣發生反應,我們稱之為氧化反應。



氧氣的這種性質,決定了氧氣在很多星球上無法大量存在,因為如果沒有氧氣的補充,星球上的氧氣會逐漸被消耗掉,最終導致星球的含氧量接近於零。


在各種化學反應中,氧氣的產生條件是苛刻的,唯有藉助生物的光合作用,可以把太陽的能量部分儲存於氧氣的化學鍵中。



如果星球上氧氣的消耗能與光合作用的產出相平衡,那麼該星球的含氧量才能維持在較高水平;這也可以看出,高含氧量或許暗示著生命的存在,比如地球氧氣首次劇增源於30多億年前的藍藻出現。


可惜的是,截至目前為止,科學家並沒有發現有高含氧量的地外行星存在。




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艾伯史密斯


不是的,很多星球上都是有氧氣的,只不過是含量不一樣而已,其他星球的氧氣含量很微弱,不像地球的29%那麼多。根據目前的一些探測數據表明,在金星、火星等星球上的大氣層中都是含有氧氣成分的,但所佔比例很小,不足以維持生命所需。

以上回答屬個人觀點,如有錯誤,還請海涵!


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