地球上的氧氣是否會“用完”早在19世紀的科學家曾憂心忡忡

在地球的大氣層中，氧與人類的關係最為密切。早在19世紀，英國一位著名物理學家就曾對地球上的氧氣憂心忡忡：“隨著工業的發展和人口的增加，500年後，地球上所有的氧氣都將消耗殆盡，人類將趨於滅亡。”

學者的擔心似乎是合情合理的。看看地球上的生物圈，無論是幾十億億人，還是無數的動物，甚至是不進行光合作用的非綠色植物，它們一直在呼吸氧氣和呼出二氧化碳。19世紀以來，隨著工業化100多年的快速發展，大氣成分發生了顯著變化，大氣中二氧化碳含量顯著增加。原因很簡單：化石燃料的大規模開採和燃燒、森林開採、大量還原性化合物的排放，加上世界總人口的增長、養殖業的發展、寵物飼養的增加以及其他人類活動的增加，構成了對氧氣需求的不斷增長消費。

簡言之，地球上的植被（供氧體）正逐年萎縮，耗氧量逐年增加。據估計，機動車每燃燒1升汽油和柴油，空氣中的氧氣排放量約為12立方米。從化學角度來看，地球上每增加一個二氧化碳分子，就意味著必須鎖定兩個氧原子。繼續這樣下去。有一天地球上的人需要有氧氣配額供應嗎？
地球上氧氣濃度有變化嗎？

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從長遠來看，地球上的氧濃度不是恆定的。地球已經存在了45億年。在地球存在的前半部分，沒有氧氣。氧只以元素的形式存在於水或岩石中。此後，大氣和海洋中開始出現氧氣，但大氣中的氧氣含量仍不足1%。大約24億年前，地球上的氧氣突然開始聚集，被稱為“大氧化事件”。

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從大約5.4億年前的寒武紀開始，地球大氣中的氧含量在15%到30%之間。到大約3億年前的石炭紀末期，氧含量達到了前所未有的35%。那時，恐龍曾經和其他大型昆蟲一起統治著地球。那時，蜻蜓的翅膀可以擴展到70釐米。2.5億年前，稀薄的空氣可能迫使動物從高緯度地區撤離，聚集在低地，推動了地球上有史以來最大的滅絕。6500萬年前，地球大氣中的氧含量顯著下降，這也是恐龍滅絕的時間。這證明，從長遠來看，地球上的氧氣濃度是波動的，對地球生物圈有重大影響。
地球上的氧氣是取之不盡的嗎？

據記載，一座意大利城市挖掘出一個封閉的大罐子。根據研究，這個罐子被埋在1000多年前維蘇威火山爆發的塵埃中。化學家從罐子裡抽出空氣並對其進行分析。他們發現1000多年前空氣中的氧含量和現在一樣，佔總體積的21%。
為什麼1000年來氧氣的濃度沒有變化？人們做了這樣一個實驗：收集一些植物的綠葉，把它們浸在水裡，放在陽光下。很快樹葉就會不斷地吐出小氣泡。如果你把氣體收集在試管裡，把一塊燃燒的木頭放進試管裡，木頭會劇烈燃燒，發出耀眼的光——這就是氧氣，因為氧氣可以幫助燃燒。如果你往水裡放二氧化碳，你放的二氧化碳越多，綠葉釋放的氧氣就越多。人們已經得出結論，在陽光的影響下，植物依靠二氧化碳來滋養和排出氧氣。

原來，地球上廣袤的森林、草原和農作物中隱藏著一個巨大的秘密：在陽光下，植物的綠葉會吸收空氣中的二氧化碳，與根部的水分和養分結合成澱粉和葡萄糖，同時釋放氧氣，這就是光合作用。根據計算，三棵樹每天吸收的二氧化碳約等於一個人每天排放的二氧化碳。每年，世界各地的綠色植物從空氣中吸收數百億噸二氧化碳。
還有一隻看不見的“手”可以把空氣中的二氧化碳帶走——那就是石頭。岩石長期受風雨風化分解。在二氧化碳和水的作用下，石灰石中的碳酸鈣變成可溶的酸性碳酸鈣，每年可消耗約40-70億噸二氧化碳。

地球化學科學家的研究清楚地指出，地球上的氧資源是巨大的。除了大氣中的氧氣外，海洋中還有很多氧氣。光合作用和呼吸以及燃燒化石燃料、自然岩石風化、金屬氧化和其他耗氧量在投入和產出方面大致平衡。即使光合作用立即停止，只有大氣中的氧氣才足以供地球上的有機體消耗2000多年。
在燃燒石油、煤炭、天然氣、木材等有機物的過程中，會消耗大量的氧氣來破壞碳氫鍵釋放能量。同時，燃燒會產生帶正電荷的碳原子和帶負電荷的氧原子，形成二氧化碳。雖然這個過程會消耗空氣中的氧氣，但我們不必擔心氧氣會被耗盡。這就是大自然保持自身平衡的方式。所以氧氣是取之不盡的。