85福利网 _太阳系八大行星中,为什么只有地球大气层中的含氧量较高?

为了回答这个问题,先让我们看一下氧元素在宇宙中的丰度

18世纪俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律,并制成了元素周期表。元素周期表中一共有118种元素,2007年人类发现了元素周期表中最后一种元素。在地球上自然存在的元素,总共有94种。

太阳系八大行星中,为什么只有地球大气层中的含氧量较高?

说到氧元素的分布,先讲一下元素是如何产生的?

宇宙诞生于一场大爆炸,从原始火球膨胀到如今的宇宙,元素也就是在这个过程中诞生的。原子是由质子、中子组成的原子核以及核外电子构成的。我们依据原子核中质子的数量,对原子进行分类,具有相同核内质子数的一类原子我们称之为元素。

一般而言,事物总是从简单向复杂变化,元素的形成也是先从质子数最少的元素开始形成。这就跟搭积木一样,要一步一步的来。因此宇宙中最先诞生的是氢元素,氢原子由一个质子和一个电子构成,非常简单,因此在宇宙中广泛分布。

在宇宙中,氢元素的丰度最高,其次是氦。氢和氦约占宇宙间原子总数的99%,其中氢元素占90% 、氦元素占9% 。氧元素的丰度在宇宙中排第三,约占0.09%。氢是形成其它元素的初始材料,恒星则是元素合成的主要工作场所。比如我们的太阳,现阶段就处于氢聚变为氦这个过程。

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(宇宙中元素的相对丰度)

从上图可以看出,随着原子序数(质子数)的增大,元素的相对丰度的整体趋势也在逐渐降低。氧元素的丰度比碳元素多一些,硅和铁的元素丰度差不多。像金和银等重金属元素在宇宙中的丰度就比较少了,物以稀为贵,价格昂贵也是理所当然的。在恒星核心处发生的核聚变反应,对元素的丰度有较大影响。比如铁元素丰度的反常增长,就与此有关。

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(不同元素在晚期恒星内部的分布,铁元素是恒星内部核聚变反应的终点)

地球上丰富的氧气与生命活动有关

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由上图可知,在地球上氧元素的丰度最高,大约占46%,其次是28%的硅,铁元素仅占6%。

氧元素虽然在地球上的丰度最高,但自然界中的氧气含量却不是最高的,在地球大气中仅占21%。氧比较活泼,易与其元素发生反应,主要以化合物形式存在,自然界中处于游离态的氧比较少。比如广泛分布在地球上的沙子,主要就是由二氧化硅构成的。此外水也是由氢和氧构成。

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地球的年龄有45亿年,地球上最早的生命大约出现在35亿年前,在生命出现之前,地球大气层中的的氧气含量是极少的,主要是氮气和二氧化碳。生命的出现对地球大气环境的影响很大。

大约在20~25亿年前,海洋中的藻类植物进化出了原始的光合作用。尤其是蓝藻,它对原始大气中氧气含量的提高,起了至关重要的作用。地球大气层氧气浓度的提高,也为臭氧层的形成提供了可能,臭氧层阻碍了紫外线,生命开始从海洋向陆地进发。起初,高浓度氧气的出现对生命是有害的,还因此造成了海洋生物大灭绝。

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总结

在太阳系八大行星中,就只有地球大气层中的含氧量最高,这主要源于生命活动的影响。比如火星,火星上的氧元素含量也很高,火星大气中二氧化碳的含量就高达95%,但火星大气中的含氧量仅为0.15%。如果我们在火星上种植绿色植物,通过光合作用吸收二氧化碳,就可以让火星上的含氧量增加。

由此可见,植物的光合作用对地球上的含氧量影响很大。如果没有植物,地球大层中的二氧化碳含量会持续升高,含氧量会持续下降。别的星球因为没有植物,故氧气含量非常少。

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