大気酸素はどこから来るのですか？

地球の大気は、約78％の窒素と21％の酸素で構成されており、他のガスは微量の量です。酸素は、すべての動物生活や他の多くの生物にとって不可欠です。ガスは酸素呼吸の生命体によって使用され、多くの岩や鉱物とも反応する傾向があるため、絶えず補充する必要があります。大気酸素の約98％は光合成から来ています。光合成は、植物が二酸化炭素と水から糖を生成するプロセスです。残りは、紫外線による水の分裂に起因します。

光合成

植物と一部の細菌は、光合成を使用して、糖やその他のエネルギー豊富な物質の形で食物を製造しています。水と二酸化炭素は生物によって取り上げられ、日光はプロセスを動かすエネルギーを提供します。酸素はたまたま非常に有用な副産物です。科学者が知る限り、地球上の酸素レベルは数億年にわたってかなり安定したままでした。これを示します光合成による酸素産生は、酸素呼吸、好気性、生命体、化学反応など、他のプロセスによる消費によって多かれ少なかれバランスが取れています。

光合成による大気酸素の源は、海洋のシアノバクテリア、陸上の木や他の緑の植物など、植物プランクトンです。各ソースが貢献する金額は議論の余地があります。たとえば、半分以上が海洋から来ていることを示唆しています。明らかなことは、地球上の生命のバランスに応じて、数が地質学的時間にわたって変動したことです。たとえば、大気が最初に発達していたとき、シアノバクテリアはほとんどの酸素に寄与しました。

酸素レベルの上昇

最初は、シアノバクテリアによって生成された酸素が、土壌、岩、海洋の鉄と反応して使用されていると考えられています。酸化鉄の化合物と鉱物の形成。地質学者は、岩石の種類の鉄化合物を見ることにより、古代の大気中の酸素の量を推定できます。酸素がない場合、鉄は硫黄と結合し、黄鉄鉱などの硫化物を形成する傾向があります。しかし、それが存在すると、これらの化合物は分解し、鉄は酸素と結合し、酸化物を形成します。その結果、古代の岩石の黄鉄鉱は低い酸素レベルを示しますが、酸化物はかなりの量のガスの存在を示しています。

利用可能な鉄のほとんどが酸素と組み合わされたら、ガスは大気中に蓄積することができました。約23億年前には、レベルが小さな痕跡から約1％の大気に上昇したと考えられています。他の生物が酸素を使用して炭素の酸化によってエネルギーを提供するように進化し、二酸化炭素を生成するために、物事は長い間バランスが取れているように見えました（Co ₂ ）。彼らは炭素が豊富な有機植物材料を食べることでこれを達成しました、EIT彼女の生きているか死んでいる。これにより、酸素呼吸生物による消費と一致する光合成による酸素生産により、バランスが生じました。

このバランスのため、光合成だけでは酸素の初期の上昇を説明できないようです。 1つの説明は、いくつかの死んだ有機物が泥や他の堆積物に埋もれており、好気性生物には利用できなかったことです。この問題は大気酸素と結合することができなかったため、生成されたすべての要素がこのように使い果たされ、レベルが上昇するわけではありません。

地球の歴史の後半で、酸素レベルは現在のレベルで劇的に上昇しました。一部の科学者は、これが約6億年前に起こった可能性があると考えています。この頃、非常に多くの比較的大きく、複雑な多細胞生物が現れ、はるかに高い酸素レベルが必要だったでしょう。ただし、この変更が原因である理由は明らかではありません。興味深いことに、地球が巨大な氷から出現しているように見えたので、それは起こりましたge、その間、ほとんどの惑星が氷で覆われていました。

1つの理論は、氷河の作用が進んで後退するとき、リンが豊富な岩を粉砕し、それを大量に海に放出したということです。リンは植物プランクトンにとって不可欠な栄養素であるため、これはこの形の生命の爆発を引き起こした可能性があります。これにより、酸素の生産が増加し、おそらくそれを使用する陸上寿命がほとんどないでしょう。しかし、すべての科学者がこの理論に同意するわけではありませんが、2012年の時点で、この問題は未解決のままです。

大気酸素レベルに対する脅威

研究により、酸素レベルは1990年から2008年の間に全体で約0.0317％減少したことが示されています。これは主に、燃焼で酸素を使用する化石燃料の燃焼に起因します。しかし、その期間中に燃焼した化石燃料の量を考えると、減少は予想よりも少ない。 1つの可能性は、おそらくFeの使用と組み合わされている二酸化炭素のレベルの増加がrtilizersは、植物の成長と光合成の速度を高め、損失を部分的に補償しました。世界のすべての化石燃料埋蔵量が燃やされたとしても、酸素レベルに非常に小さな直接的な影響しかないと推定されています。

森林伐採はもう1つの一般的な懸念事項です。熱帯雨林の大部分の破壊には他にも多くの深刻な環境効果がありますが、酸素レベルを大幅に低下させる可能性は低いと考えられています。樹木や他の緑の植物に加えて、熱帯雨林は酸素呼吸の全範囲をサポートしています。これらの森林は、大気中の酸素レベルにほとんど寄与していないようです。

より深刻な脅威は、人間の活動が植物プランクトンに与える影響である可能性があります。これは、一部の情報源によると、世界の酸素レベルに最大の貢献をしています。化石燃料の燃焼による大気中の二酸化炭素の増加がマックする可能性があるという懸念がありますe海洋は暖かく、より酸性であり、植物プランクトンの量を減らすことができます。 2012年の時点で、さまざまなタイプの植物プランクトンが異なる影響を受けているため、証拠は不明です。いくつかは数が減少するかもしれませんが、他の人は成長し、光合成をより速くします。