火星燃 планета

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一種奇怪的化學反應

想象一下,如果有一個星球,擁有大氣層、海洋、岩石和生命。在這個星球上,大多數化學反應要麼緩慢而屬於地球物理過程,要麼快速而屬於生物過程,但非常侷限。然而,有一個例外。由於這個世界的特殊性質,始終存在一種化學反應的可能性,這種反應不僅猛烈且具有破壞性,而且還會自我蔓延。一旦被觸發,它就可以蔓延數百甚至數千平方英里。它優先攻擊和轉化生物物質——留下脆弱的沉積物,剝離了大部分生物質。它只能透過耗盡新鮮反應物的供應,或者當其化學能被非反應性介質吸走時才能停止。

這是一個棘手的星球。它永遠在讓這場化學風暴得逞的邊緣搖搖欲墜,但其氣候和多樣的地形有助於限制爆發。造成這種情況的化合物本身就是這個世界上大部分生命的關鍵成分,並且無法消除。實際上,這種反應本身在穩定種群、迴圈空氣、地面和海洋之間的元素方面發揮著許多關鍵作用,並且足夠古老,已被納入大量物種的生存策略中。

想象一下我們可以訪問這個世界。進入軌道後,我們將用望遠鏡掃描它。奇怪的是,在任何給定時間,我們都會觀察到全球散佈著數以萬計的這種強烈的化學漩渦。它們的特徵將非常鮮明,我們可能會非常驚訝生命竟然存在於如此危險的環境中。

當然,這不是一個假設的星球,它是地球。我們稱之為火的化學反應是一種奇怪而有趣的現象,並且經常被我們忽視。30億年前的年輕地球,大氣中幾乎沒有或根本沒有氧氣,也沒有多少可燃生物質,可能只會在火山環境中看到火。在某個時候,也許在十億或二十億年後,當有足夠的遊離氧時,也許潮汐岸邊一些乾涸的植物墊是縱火的第一個受害者——可能是閃電造成的。今天,火遍佈全球。衛星影像或遙感技術講述了這個故事。這篇文章頂部的影像顯示了美國國家航空航天局Aqua 衛星上的 MODIS 儀器看到的非洲中南部散佈的數千起火災。其中許多是人類造成的,遵循著古老的土地利用模式。人類已經學會了利用這種化學脆弱性。

2011 年 7 月 MODIS 觀測到的非洲火災(紅色)(美國國家航空航天局)。單擊影像可觀看全球十年火災的電影。

美國國家航空航天局最近彙編了 10 年的 MODIS 資料,製作了一部非凡的地球著火電影。您可以單擊左側的此影像(或此處)去觀看。

我認為我們傾向於低估我們家園星球的化學反應活性。火就是一個很好的例子——它對我們來說太熟悉了,以至於我們(好吧,我)甚至不得不停下來回憶起它是一種化學物質,劇烈的放熱反應。它引發了一些有趣的問題。像火這樣的現象僅僅是一個星球孕育生命所需的化學反應性的一種結果嗎?地球上的生命需要大量的氧化還原途徑。如果不冒著破壞的風險,去冒險利用氧氣,你能否將生物圈推向我們今天看到的這種豐富程度?

證據表明,例如,大約 2.7 億年前,大氣中的氧氣水平明顯高於今天——而且全球範圍內的火災更加頻繁。氧氣越多,就越難避免燃燒所有可燃材料,顯然可能存在反饋機制——受地理和氣候的影響而變得複雜。一個星球在變得火災頻發到足以摧毀其表面生物圈之前,會變成什麼樣子?這還引出了另一個有趣的問題,產生氧氣的海洋生物是否會對其陸地生物(無論是為了某些資源優勢,還是無意中)發動猛烈的戰爭,同時安全地被包含在它們潮溼且耐火的棲息地中?

當我們的望遠鏡伸向銀河系尋找“類地”行星時,也許我們應該考慮尋找的跡象不僅是田園詩般的生物圈,還有那些化學失衡至少暫時造成混亂的生物圈。

有人有棉花糖嗎?

這篇文章改編(並更新)自“無界生命”檔案。

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