火星燃 планета

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一种奇怪的化学反应

想象一下,如果有一个星球,拥有大气层、海洋、岩石和生命。在这个星球上,大多数化学反应要么缓慢而属于地球物理过程,要么快速而属于生物过程,但非常局限。然而,有一个例外。由于这个世界的特殊性质,始终存在一种化学反应的可能性,这种反应不仅猛烈且具有破坏性,而且还会自我蔓延。一旦被触发,它就可以蔓延数百甚至数千平方英里。它优先攻击和转化生物物质——留下脆弱的沉积物,剥离了大部分生物质。它只能通过耗尽新鲜反应物的供应,或者当其化学能被非反应性介质吸走时才能停止。

这是一个棘手的星球。它永远在让这场化学风暴得逞的边缘摇摇欲坠,但其气候和多样的地形有助于限制爆发。造成这种情况的化合物本身就是这个世界上大部分生命的关键成分,并且无法消除。实际上,这种反应本身在稳定种群、循环空气、地面和海洋之间的元素方面发挥着许多关键作用,并且足够古老,已被纳入大量物种的生存策略中。

想象一下我们可以访问这个世界。进入轨道后,我们将用望远镜扫描它。奇怪的是,在任何给定时间,我们都会观察到全球散布着数以万计的这种强烈的化学漩涡。它们的特征将非常鲜明,我们可能会非常惊讶生命竟然存在于如此危险的环境中。

当然,这不是一个假设的星球,它是地球。我们称之为火的化学反应是一种奇怪而有趣的现象,并且经常被我们忽视。30亿年前的年轻地球,大气中几乎没有或根本没有氧气,也没有多少可燃生物质,可能只会在火山环境中看到火。在某个时候,也许在十亿或二十亿年后,当有足够的游离氧时,也许潮汐岸边一些干涸的植物垫是纵火的第一个受害者——可能是闪电造成的。今天,火遍布全球。卫星图像或遥感技术讲述了这个故事。这篇文章顶部的图像显示了美国国家航空航天局Aqua 卫星上的 MODIS 仪器看到的非洲中南部散布的数千起火灾。其中许多是人类造成的,遵循着古老的土地利用模式。人类已经学会了利用这种化学脆弱性。

2011 年 7 月 MODIS 观测到的非洲火灾(红色)(美国国家航空航天局)。单击图像可观看全球十年火灾的电影。

美国国家航空航天局最近汇编了 10 年的 MODIS 数据,制作了一部非凡的地球着火电影。您可以单击左侧的此图像(或此处)去观看。

我认为我们倾向于低估我们家园星球的化学反应活性。火就是一个很好的例子——它对我们来说太熟悉了,以至于我们(好吧,我)甚至不得不停下来回忆起它是一种化学物质,剧烈的放热反应。它引发了一些有趣的问题。像火这样的现象仅仅是一个星球孕育生命所需的化学反应性的一种结果吗?地球上的生命需要大量的氧化还原途径。如果不冒着破坏的风险,去冒险利用氧气,你能否将生物圈推向我们今天看到的这种丰富程度?

证据表明,例如,大约 2.7 亿年前,大气中的氧气水平明显高于今天——而且全球范围内的火灾更加频繁。氧气越多,就越难避免燃烧所有可燃材料,显然可能存在反馈机制——受地理和气候的影响而变得复杂。一个星球在变得火灾频发到足以摧毁其表面生物圈之前,会变成什么样子?这还引出了另一个有趣的问题,产生氧气的海洋生物是否会对其陆地生物(无论是为了某些资源优势,还是无意中)发动猛烈的战争,同时安全地被包含在它们潮湿且耐火的栖息地中?

当我们的望远镜伸向银河系寻找“类地”行星时,也许我们应该考虑寻找的迹象不仅是田园诗般的生物圈,还有那些化学失衡至少暂时造成混乱的生物圈。

有人有棉花糖吗?

这篇文章改编(并更新)自“无界生命”档案。

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