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地球的氧氣一直持續下降中

地球的氧氣一直持續下降中,科學家們找不出原因

10/05/2016 Kevin Chen Comment is Closed

在過去的80萬年裡,大氣中的含氧量已經減少了大約0.7%。雖然這對生命並不會造成傷害,但卻足以讓科學家備感困擾。

一項由普林斯頓大學的研究人員,發表在科學期刊的新研究中,檢測了格陵蘭島和南極洲冰層裡的古代氣泡。這個研究小組透過史前氣泡中氧/氮比,測量計算出過去大氣中的含氧量。

我們都知道氧氣不只對地球上的生物很重要,它在整個地球上所發生的化學反應也扮演著重要的角色。雖然0.7%的變化看起來不是多大的差異,換個角度看,它也只是從海平面上升到海拔約100公尺(328英尺)的高度時,氧氣所下降的量。

但令人想不透的問題是,它跑去哪了?研究人員有兩種假設,可以為氧氣的下降提出解釋。期刊的第一作者Daniel Stolper告訴 Live Science說:「首先假設全球侵蝕速率有所增加,在過去幾千萬年間,冰川的增長和冰川磨蝕,都會增加侵蝕率。」

他補充說:「此外,在人們開始使用石化燃料的前一千五百萬年,海洋的溫度都很低,這會增加海水中的溶氧濃度,也就是說海洋在較低的溫度下,大氣中的氧氣會溶入到海水中,將這些氧氣儲存在海洋裡。」

當然還有許多物質也會捕捉大氣中的氧氣。像鐵生銹就是鐵跟氧結合所產生的氧化鐵。而黃鐵礦(也被稱為愚人金)和有機碳這一些材料,更是特別會捕捉氧氣,而這些物質都可能是造成氧氣含量下降的元兇。

另外還有一個有趣的發現。除了過去的150年以外,之前二氧化碳的含量其實沒什麼變化。這是就讓人意想不到了,因為二氧化碳含量的增加,確實會讓氧氣減少。

「矽酸鹽風化恆溫器」是一個具開發潛力的解決方案,不過這個概念有待測試。在火山岩受到侵蝕時會產生豐富的二氧化碳,而這些岩石在經過海水洗滌和分解時,也會產生二氧化碳溶入在海裡。雖然氧氣和二氧化碳在大氣中相互影響的研究,已經發展了很長的一段時間。但還是有很多研究是需要再進一步探討的。

來源:IFLscience
地球第二肺剛果盆地山火肆虐 密度比亞馬遜雨林更高

亞馬遜熱帶雨林大火至今仍未撲熄,另一邊廂地球第二大熱帶雨林,有地球第二肺之稱的剛果盆地(Congo Basin forest)同時亦發生大火,從NASA衛星圖甚至可見到大火燃燒密度比亞馬遜雨林更甚。環保人士紛紛呼籲政府應想辦法救災,以免釀成重大災難。

延伸閱讀:亞馬遜熱帶雨林山火持續數周 今年已錄得74,000宗山火 濃煙面積比歐盟更大

根據Weather Source紀錄,過去48小時錄得的山火個案,巴西僅得2,127宗排第三。最多山火個案的地方,分別安哥拉(6,902)及剛果(3,395)。位於中非的剛果盆地覆蓋大部分剛果以及部分南美國家。樹木因乾燥而自然燃燒,另外也因為有農民進行火耕而焚燒樹木而造成猛烈山火,密度比亞馬遜雨林更甚。









綠色和平的森林管理員Wabiwa Betoko警告,目前當地政府並沒有足夠資源及技術救火,警告若然大火蔓延到盆地的熱帶雨林地區,恐怕火勢會比亞馬遜更強烈,情況更為嚴重。法國總理馬克龍在G7會議同時密切關注兩大熱帶雨林的火災,並考慮啟動救援工作協助。Betoko亦指出,每年都會有農民火耕,而造成重大火災的最重要原因為全球暖化、雨量下降及過度砍伐樹木。以上三個原因令樹林變得稀疏及乾燥,令樹木更容易在乾燥季燃燒並增加蔓延速度。
如今,科學家蒐集到足夠的地球化學資料,不只能重建特定時期各個艾迪卡拉紀遺址的氧氣分佈情形,也能檢視各時間點的全球狀況。由這項研究看來,一些貫穿艾迪卡拉紀和寒武紀早期的模式,與今日的狀況有相當大的差異;很多地區都顯示,富含氧的淺水域只有表面薄薄一層,底下厚厚的深層海水可能完全缺氧,即所謂的無氧狀態。

由這些地球化學資料可知,上述那段期間,無氧和有氧水域的分界線變動得非常劇烈,隨著不斷變化的海平面而上升或下降。因此早期動物能生活在淺海的海床,其實有更多科學家料想不到的限制,只有含氧水稱得上是其中的「綠洲」。如果艾迪卡拉紀和寒武紀的演化多樣化發生在氧濃度相對較低的狀況,且伴隨高度的動態變化(在生態、全球和演化時間尺度等方面都有波動),那麼這些因素如何塑造出驚人的演化輻射?


氧氣濃度變變變

海底無氧環境增加的時期,同時也發生一些眾所周知的大滅絕,例如2億5200萬年前中斷二疊紀(Permian)的事件,90%以上的海洋物種因而滅絕。但有好幾次主要的多樣化現象,都是在淺海無氧水域大幅變動的漫長期間展開,包括艾迪卡拉紀-寒武紀、一億年後的奧陶紀(Ordovician),以及大約2億4700萬年前的三疊紀(Triassic)中晚期。考慮這些事件,我和美國史密森尼學會(Smithsonian Institution)的厄文(Doug Erwin)提出的假說認為,變動的氧環境製造了重要的機會,讓軟體動物產生演化革新。

海水的氧濃度超過每公升10微莫耳時,動物比較容易形成石灰質骨骼,現今有很多海洋動物以這種材料構成骨骼和殼。也許氧濃度要達到某個門檻,軟體動物才能演化出這類碳酸鈣骨骼;這個門檻讓原本各自獨立的綠洲因擴張而相連,並在全球達到穩定狀態。

若想知道生物在演化的時間尺度中如何因應供氧量的變化,我們需要找到更多證據。動物的因應方式可能很複雜,因為還要面對其他環境因素(例如掠食者的興起),而且個別生物、生態系和更廣闊的地球系統(多半仍屬未知)之間有回饋作用,這些都要納入考量。
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