大气中的氧气从哪里来(Where does Atmospheric Oxygen Come from)？

地球的大气由大约78%的氮和21%的氧气组成，还有微量的其他气体。氧对所有动物和许多其他生物都是必不可少的。由于这种气体被吸氧的生命形式消耗殆尽，而且往往与许多岩石和矿物发生反应，因此必须不断地补充。大约98%的大...

地球的大气由大约78%的氮和21%的氧气组成，还有微量的其他气体。氧对所有动物和许多其他生物都是必不可少的。由于这种气体被吸氧的生命形式消耗殆尽，而且往往与许多岩石和矿物发生反应，因此必须不断地补充。大约98%的大气中的氧气来自光合作用，光合作用是植物从二氧化碳和水中产生糖的过程，剩余的氧气来自紫外线辐射分解水来自光合作用。光合作用植物和一些细菌光合作用以糖和其他富含能量的物质的形式制造食物。水和二氧化碳被有机体吸收，阳光提供能量来推动这一过程。氧气恰好是一种非常有用的副产品。据科学家所知，地球上的氧含量在几亿年前一直保持相当稳定，这表明光合作用产生的氧气或多或少地与其他过程的消耗相平衡，如氧气呼吸，或有氧生物和化学反应

海洋中发现的浮游植物是另一种氧气来源大气中通过光合作用产生的氧气来源是浮游植物，如海洋中的蓝藻，以及陆地上的树木和其他绿色植物。每种来源的贡献量仍在争论之中：例如，一些科学家认为超过一半的氧气来自海洋，而另一些人则认为这一数字接近三分之一，但很明显的是，根据地球上生命的平衡，这些数字会随着地质时间的推移而波动。例如，当大气刚形成时，蓝藻贡献了大部分的氧气人们认为，最初，蓝藻产生的氧气被用于土壤、岩石和海洋中的铁反应，形成氧化铁化合物和矿物古代大气中的氧含量通过观察岩石中的铁化合物的种类来确定。在没有氧气的情况下，铁倾向于与硫结合，形成硫化物，如黄铁矿。然而，当这些化合物存在时，这些化合物分解，铁与氧结合，形成氧化物。因此，古代岩石中的黄铁矿表示氧含量低，而氧化物则表示存在大量的气体。一旦大部分可用铁与氧结合，这种气体能够在大气中积累，据认为，到大约23亿年前，气体的含量已经从很小的微量上升到大气的1%当其他有机体进化到通过碳氧化利用氧气提供能量，产生二氧化碳（CO2）时，物质似乎在很长一段时间内保持平衡。它们通过食用富含碳的有机植物物质，无论是活的还是死的。这创造了一种平衡，通过光合作用产生的氧气与呼吸氧气的有机体的消耗相匹配。似乎，由于这种平衡，光是光合作用不能解释氧气最初的上升。一种解释是，有些人死亡了有机物被掩埋在淤泥或其他沉积物中，对需氧生物来说是不可利用的，这种物质不能与大气中的氧气结合，所以并不是所有产生的元素都以这种方式被消耗殆尽，允许水平上升。在地球历史的晚些时候，氧含量急剧上升到目前的水平。一些科学家认为这可能发生在6亿年前。大约在这个时候，大量相对大型、复杂的多细胞生物出现了，它们需要更高的含氧量。然而，目前还不清楚是什么引起了这种变化。有趣的是，它发生在地球似乎正从一个巨大的冰河期中走出来，在这个时期，地球的大部分地区都被冰覆盖着一种理论认为，冰川在前进和后退的过程中，会将富含磷的岩石磨碎，并将大量磷释放到海洋中。磷是浮游植物必不可少的营养物质，因此这可能导致了这种生命形式的爆炸这反过来又会导致氧气产量的增加，而陆地上的生命可能会消耗掉这些氧气。然而，并不是所有的科学家都同意这个理论，到2012年，一项研究显示，1990年至2008年期间，氧气含量稳步下降总的来说大约是0.0317%。这主要是由于燃烧化石燃料，燃烧过程中会消耗氧气。但是，考虑到在此期间燃烧的化石燃料的数量，下降幅度低于预期。一种可能是二氧化碳水平的增加，可能与化肥的使用相结合，助长了这一现象更快的植物生长和更多的光合作用，在一定程度上弥补了损失。据估计，即使世界上所有的化石燃料储备都被烧毁，对氧气水平的直接影响也很小另一个普遍关注的问题。虽然大面积雨林的破坏会对环境造成许多其他严重的影响，但人们认为这不太可能显著降低含氧量。除了树木和其他绿色植物外，热带雨林支持着一系列的吸氧生命。这些森林似乎对大气中的氧气含量贡献很小，因为它们消耗的氧气几乎和它们产生的氧气一样多。更严重的威胁可能是人类对浮游植物的活动，根据一些资料来源，浮游植物对全球含氧量的贡献最大有人担心，燃烧化石燃料导致大气中二氧化碳的增加，会使海洋变得更温暖、更酸性，从而减少浮游植物的数量。截至2012年，证据尚不清楚，因为不同类型的浮游植物受到的影响不同。一些种类的浮游植物数量可能会减少，而另一些可能会增长光合作用更快。

地球大气中含有21%的氧气。