科技文明是否依賴大氣氧氣？

氧氣大氣取決於行星的大小和溫度。信用:巴爾比&弗蘭克
（蜘蛛網eeook.com）據《今日宇宙》（布萊恩·科柏林）：大約200萬年前，一種直立猿人開始使用火。這是一個漸進的過程，從投機取巧的自然火使用者到能夠用燧石和嫩枝製造火焰的大師。我們是他們的後代。我們是鍛爐和窯、壁爐和家的生物。火對我們來說變得如此重要，以至於我們可以稱自己為火猿，而不是智人。火是我們文明崛起的核心。它煮我們的食物，讓我們溫暖，照亮我們的夜晚。這提出了一個有趣的問題。我們能建立一個沒有火的文明嗎？
隻有在含氧量高的大氣中才有可能著火。在氧氣含量低於18%的環境中，不能有明火。可靠的點火可能需要高達20%的水平。地球大氣層目前的氧氣含量為21%，但在大約2億年的時間裏一直穩定在18%以上。在地球曆史的大部分時間裏，明火是不可能的。地球是我們太陽係中唯一一個含氧量很高的行星。因此，雖然行星在宇宙中很常見，但可能有火的行星可能很罕見。如果文明需要火來產生，大氣中的氧氣可能是瓶頸。
這個瓶頸是最近發表在預印服務器Arxiv上的一項研究的焦點。它著眼於一顆行星擁有富氧大氣的要求，發現這些限製相當嚴格。在大氣中產生自由氧隻有兩種主要方式。首先是生物起源，生命體通過光合作用產生氧氣。第二個是非生物過程，高層大氣中的水蒸氣被紫外線分解成氫氣和氧氣。
這項研究表明，主導機製取決於行星的大小和溫度。在地球溫度下，遊離氧需要活的生物體。但如果行星太小，它就不能容納足夠的生命大氣，如果太大，它的大氣將被氫和氦所主導，生物不能產生足夠的氧來突破18%的門檻。所以地球溫度超級地球的居民可能不會有明火。
對於較熱的行星，非生物機製占主導地位，但隻有當行星大於地球時。小而熱的行星沒有足夠厚的水蒸氣來產生大量的氧氣。金星就是一個很好的例子，它對生物氧氣來說太熱，但對非生物氧氣來說又不夠大。這意味著如果我們發現一個富含氧氣的超級地球，那麽它很可能是由非生物方式產生的。生物仍然有可能利用氧氣，包括用火來創造文明。
大氣中氧氣的問題是複雜的，本文不涉及真正的細節。它的目的是概述在潛在的可居住世界中生火能力的限製。當我們在天堂尋找生命時，我們可能需要區分潛在的宜居世界和潛在的文明世界。
後者可能比我們曾經希望的要難得多。

(责任编辑：地方)