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地球没有能力永远支持和维系生命体的存活。根据《自然·地球科学》（Nature Geoscience）的一项最新研究，富氧大气也许只能再持续10亿年。
随着年龄的增长，太阳会变得越来越明亮，这意味着未来地球将会接收到更多的太阳能。不断增加的太阳能会影响地表环境，加速如玄武岩、花岗岩等硅酸盐岩石的风化。当这些岩石进行风化作用时，能将温室气体二氧化碳从大气环境中分离出来，经过化学反应将其锁定在碳酸盐矿物中。理论上讲，地球应该会随着大气中二氧化碳含量的降低而开始变冷，但在20亿年后，这种影响将被不断增强的太阳光所抵消。
二氧化碳和水是植物进行光合作用所必备的关键原料。随着大气中二氧化碳水平的下降，植物的光合作用减少，一些种类的植物可能会灭绝。越来越少的光合作用意味着，氧气供应量将不断减少，地球大气中的氧气浓度会逐渐下降，未来许多生命的生存将面临威胁。
那么这将会在什么时候发生呢？为了找到结果，来自日本和美国的研究者运用计算机模拟技术模拟了地球表面碳、氧、磷和硫循环在未来的演变情况。他们还考虑了气候演化，以及地球表面的地壳、海洋和大气与地球内部（地幔）的相互作用。
他们模拟了两个理论场景，分别是有活跃生物圈和没有活跃生物圈的类地行星。有趣的是，两种模拟产生了大致相似的结果：大约10亿年后，氧气水平会开始急剧下降。这一结果表明，虽然二氧化碳含量和光合作用的减少确实会影响大气中氧气的含量，但带来的影响是次要的，更重要的是地幔和地表环境之间长期的相互作用。总的来说，岩石俯冲进入地幔和气体通过火山喷发从地幔中释放之间的地球化学平衡，似乎是影响地球维持富氧环境的主要因素。
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研究人员认为我们的富氧大气可能只能维持大约10.8亿年。纵观历史，氧气含量在大部分时间里一直保持着很低的水平，直到大约4亿年前，在陆地植物开始进化之后，才开始上升到接近现代的水平。
氧气的匮乏几乎标志着地球无法支持复杂的、需氧的生命形式。尽管一些细节还存在争议，例如还有其他环境因素在发生作用等，但科学家早就注意到，地球上复杂生命体的进化和辐射发展过程，似乎都发生在氧含量相对丰富的时期。
研究人员估计，在地球失去地表水之前，其宜居时间在72亿年左右，但经计算，富氧大气可能只能存在其中20%-30%的时间。
为什么氧气很重要？你想象我们是另一个世界的外星人，通过在系外行星的大气层中寻找氧气和臭氧来检测其中的生命迹象。如果我们的检测仪器在20亿年后或20亿年前经过地球，那我们很可能会错认为这个星球上缺乏可靠的生物特征，然后继续检测和搜索。
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如今，天文学家和行星科学家也遇到了同样的问题：我们应该以什么样的系外行星为目标？什么是外星生物可靠的生物特征？宜居性不仅是指恒星周围的一个地方，而且是行星进化中的一个时期，我们必须时刻意识到，目前我们能看到的事物都是局限的。
未来，大气层会出现与遥远的过去十分相似的状况：氧气含量低，沼气含量高（如果不是二氧化碳的话），并且有可能产生有机烟雾。就像研究人员说的一样，通过将地球作为类比物，我们也许需要更广泛地思考应该在系外行星的大气层中寻找哪些气体，而且我们可能需要重新思考这些气体暗示着什么。
我们需要更好地理解大气层随时间演变的历史，以及地球的表面与内部是如何协同演变的。只有这样，我们才能更好地确定是否有生命存在于其他恒星的光芒之下。
撰文：Matthew Warke
翻译：黄子郁
审校：殷姝雅
引进来源：theconversation
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