在一颗没有生物制造氧气的星球上,智慧生命的诞生存在不确定性,氧气是生命存在的基本要素之一,没有氧气,生物无法呼吸,进而影响生命的形成和演化,智慧生命的诞生不仅取决于氧气,还涉及到其他多种因素如适宜的环境、稳定的能源来源等,无法确定在没有生物制造氧气的星球上是否可能诞生智慧生命,这需要更多的科学研究和探索。

地球历史上曾经历过数次氧气含量急剧飙升的“大氧化事件”,这些事件背后的原因复杂且神秘,有些事件的背后机制至今仍然是个谜,最为人们所熟知的大氧化事件,很可能与蓝细菌学会光合作用这一创新行为有关,它们成功地将太阳能转化为氧气,取代了那些依靠吸收甲烷生存的细菌,尽管蓝细菌释放氧气的壮举迟到了大约十亿年,但其对地球氧气贡献的巨大成就至今仍是主要的贡献者。

地球海洋氧气水平的提升,推动了真核生物的进化,由于氧气在能量代谢中具有显著的效率优势——其高氧化性使得有机物能够被彻底分解为CO2和H2O,释放全部化学能,真核生物如同蓝细菌一样,获得了巨大的优势,并最终催生了复杂生命以及后来的智慧生命。

如果没有生物制造氧气的大氧化事件,一颗星球上是否还有可能诞生智慧生命呢?有一种观点认为,氧气可能是诞生智慧生命的必要条件,2023年发表在《自然-天文学》上的一篇研究指出,氧气是元素周期表中唯一性质刚刚好的氧化剂,没有氧气就没有科技文明,这是因为生物要迸发出科技文明,必须找到利用所在星球能量的方法,只有获取更多能量,才有可能在竞争中胜出,而最简单的、最有可能被原始智慧生物找到的利用额外能量的方式就是燃烧。

如果一颗星球上没有生物制造氧气:有可能诞生智慧生命吗

燃烧需要燃料和氧化剂,氧气是最常见的氧化剂,有许多化学物质都可以充当氧化剂,但研究认为没有其他氧化剂适合被没有科学基础的原始智慧生物利用,氧气的强氧化性使其非常容易获得电子,因此许多材料都可以用它做氧化剂,而那些比氧气强的氧化剂,如氟气,虽然能燃烧一切材料,但对生物体来说太过危险,不利于冶炼金属等科技文明的进一步发展。

如果一颗星球上没有生物制造氧气:有可能诞生智慧生命吗

如果一颗星球充满氟气而非氧气,且这颗星球上出现了不同于地球的生命形式,这些高等生物也无法利用燃烧来获取能量,因为氟气中的燃烧不仅危险,而且即便克服这些危险,也无法冶炼金属等关键资源,自然条件下很难找到足够的燃料和合适的氧化剂,简单地说,没有氧气的星球上很难找到燃烧这种解决方案,如果没有找到最简单获取更多能量的方法——燃烧,那些有潜力迸发智慧的生物很难在自然竞争中胜出。

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这项研究的作者在接受媒体采访时提出一个观点:行星大气的氧气水平至少需要达到18%,生物燃料才能被点燃,他们称之为“氧气瓶颈”,行星的氧气真的需要通过生物过程来制造吗?

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由于氧气是强氧化剂,一个天体或行星在形成之初通常不会有天然氧气存在或氧气水平极低,因此行星的氧气大概率是通过生物过程形成的,如果一颗系外行星被观察到有较高浓度的氧气水平的话,可能会引起轰动,因为这极大可能意味着这颗行星拥有生命,探测系外行星大气层中是否拥有氧气是寻找地外生命的方法之一。

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也有研究表明行星上可能存在大量非生物过程产生的氧气,这个过程就是二氧化钛的光催化反应,如果一颗星球表面拥有足够多的二氧化钛和水资源,它就可以通过这个过程持续产生氧气,这个过程与植物的光合作用非常类似,只不过二氧化钛的光催化反应中的氢离子可能会经历不同的过程,二氧化钛并不是罕见的化合物,它在类地行星、陨石和月球表面含量丰富,研究指出,只要行星表面含有一定比例的二氧化钛,并接受类似太阳的光照,就能持续发生光催化反应,产生维持大气中氧气水平的氧量。

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虽然大气层中的氧气水平可能是迸发智慧生命的必要条件之一,但大氧化事件并非只有生物过程才能制造,在其他星球上即使没有类似地球的大氧化事件,也有可能诞生智慧生命,这些生命的形式可能完全有别于地球的演化程序。

如果一颗星球上没有生物制造氧气:有可能诞生智慧生命吗