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对于地球上绝大多数的生物来说 , 氧气是必不可少的气体 。 当宇航员进入太空后 , 那便是一个真空的环境 , 别说氧气了 , 水蒸气、二氧化碳和氮气都没有 。
这样的情况下 , 宇航员应该怎样为自己供氧?有人会说 , 就跟潜水员一样 , 可以将氧气和其他气体混合 , 然后再压缩 , 用储存罐的形式带上去 。
但别忘了 , 潜水员一般就下水两个小时 , 宇航员很有可能会在上面呆上半年 , 一个宇航员一天就需要550升氧气 , 半年就是90000升氧气 。 并且有时候上去的宇航员有三个 , 光一天就要1650升 , 180天的量十分巨大 , 仅靠搬运氧气上去 , 就会消耗掉太空舱大量的空间和载重 。
要知航天器的载重有限 , 带上去的东西要么是价值连城的检测仪 , 要么是生活必备的物品 , 体积还不能超过一定的范围 。 那么宇航员的氧气都是从哪里来的呢?
潜水员背着氧气罐
生命气体氧气是一种单质 , 由两个氧原子构成 , 相对分子质量为32 , 理论上它比空气要重 。 氧原子是地球自诞生以来就有的 , 可氧气并不是 。
早期的地球大气层羸弱无力 , 太阳的紫外线放肆地照射原始海洋 , 水分子被分解为氢气和氧气 。 早期地球也没有磁场 , 束缚不了这两个气体 , 它们最终逃逸出地球 , 飘向太空 。 即使地球富含丰富的氧元素 , 但空气中却没有一丝氧气 。
如今的大气成分
大约32亿年前 , 一群叫蓝细菌的生命利用水来作为光合作用的原料 , 从中提取出氢元素 。 水分子由两个氢原子和一个氧原子组成 , 蓝细菌不会用氧元素 , 因此它们每使用一个水分子就会多出来一个氧原子 。
很快 , 当时的地球上出现了游离的氧原子 , 它们两两结合形成氧气 。 一开始这完全不是事儿 , 地球上到处都是还原物 , 铁是2价的 , 空气中含量的最多的硫化氢气体可以被氧气氧化 。 所以那个时候氧气是有的 , 但很快就被还原成原子 。
可是 , 地球的资源是有限的 , 铁总有一天会被全部氧化 , 硫化氢也有被消耗完的一天 。 蓝细菌就这样日夜不停地生产了10亿年 , 将地球表面一切能够还原的力量粉碎掉 , 氧气第一次出现在了大气之中 。
可是地球生命们从来没有吸过氧 , 大家都是厌氧生物 , 突然一下子来了氧气 , 它们没有适应 , 很多生物在蓝细菌产生的氧气中死亡 , 包括蓝细菌自己也被自己坑了 。
显微镜下的厌氧生物
不过生命总能找到出路 , 一些生命适应了有氧的生活 , 它们进化出了有氧呼吸 , 利用氧气将有机物分解 , 得到能量 。 生命第一次可以不直接借助太阳获得能量 , 从此一批生命便放弃了光合作用 , 专门用这种方式生活 。
植物的祖先和动物的祖先开始在这个时候分道扬镳 。 氧气也成为了这群好氧生命的后代们必不可缺的物质 , 越是高等的生命体 , 越是需要有氧呼吸 。 现在的多细胞生物 , 体内有许多的酶参与有氧呼吸 , 主要是分解糖类等有机物为身体提供能量 。 人类已经已经离不开氧气了 。
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