地球唯一的非碳基生物

本文格式為Word版，下載可任意編輯——地球唯一的非碳基生物地球的前半輩子是在二氧化碳的掩蓋下度過的。看看距離地球最近的兩個(gè)小兄弟吧。金星和火星的大氣層幾乎全是由二氧化碳組成的，可2022年測得的數(shù)據(jù)顯示，地球大氣層中的二氧化碳濃度只有0.0384%，也就是384ppm（1ppm等于百萬分之一），地球上的二氧化碳都到哪兒去了？

二氧化碳是出名的溫室氣體，它能讓太陽光順?biāo)焱ㄟ^，卻會(huì)阻攔地表熱量的散失。金星的外觀溫度之所以高達(dá)500°C以上，主要理由就是溫室效應(yīng)?；鹦堑拇髿鈱与m然也都是二氧化碳，但由于火星太小，大氣濃度低，溫室效應(yīng)弱，所以火星外觀溫度常年維持在0℃以下。

地球和太陽的距離適中，但在地球形成的初期，太陽的輻射強(qiáng)度只有現(xiàn)在的1/4，為什么那時(shí)的地球沒有被凍成冰球呢？最新的理論認(rèn)為，正是由于二氧化碳產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，地球的溫度才不至于太冷，從而使水的三種形態(tài)都存在。液態(tài)的水（譬如降雨）能夠溶解空氣中的二氧化碳，把它變?yōu)樘妓猁}，沉積到巖石層中。地球的內(nèi)部很熱，沉積在地殼中的碳經(jīng)常會(huì)隨著火山噴發(fā)而重新變?yōu)槎趸坚尫诺酱髿庵校@就形成了一個(gè)碳循環(huán)。

經(jīng)過幾億年，這個(gè)碳循環(huán)逐步達(dá)成了某種平衡?？諝庵械亩趸紳舛雀吡?，地表溫度就升高，海水蒸發(fā)速度便會(huì)加快，形成更多的雨水，把更多的二氧化碳帶到地面，再被火山重新噴到空氣中?？諝庵械亩趸紳舛冉档秃?，處境就正好相反，大氣溫度降低，降雨裁減，碳沉積速度也跟著降低，但火山活動(dòng)不受影響，所以大氣中的二氧化碳濃度就會(huì)重新上升。

金星距離太陽太近，溫度太高，水循環(huán)舉行不下去，也就沒法形成碳循環(huán)?；鹦悄敲从捎隗w積太小，內(nèi)部冷得太快，火山活動(dòng)不夠強(qiáng)烈，沉積的碳不能重新被釋放到大氣中，所以碳循環(huán)也被中止了。

由此可見，水真是個(gè)好東西。一方面能通過自身的循環(huán)，帶動(dòng)碳循環(huán)，穩(wěn)定地表溫度；另一方面，液態(tài)水的化學(xué)布局分外適合作為溶劑，讓各種分子在水溶液中舉行隨機(jī)碰撞，生命就是在這種碰撞中誕生的。

生命的誕生促成了另一個(gè)碳循環(huán)。眾所周知，生命的根基是光合作用，就是利用太陽供給的能量，把二氧化碳中的碳元素提取出來，連接成一條長短不一的碳鏈。這樣的碳鏈被稱為“有機(jī)碳”，由于它既能作為建筑材料，搭建成生命所需的各種有機(jī)分子（碳水化合物、蛋白質(zhì)和氨基酸等），又能燃燒自己，產(chǎn)生能量供生命使用。有機(jī)碳的燃燒過程又可以稱為氧化回響，其產(chǎn)物就是二氧化碳和水。

生命是在大約35億年前展現(xiàn)的，經(jīng)過十幾億年的積累，碳循環(huán)再度達(dá)成了一種動(dòng)態(tài)的平衡。通過生物圈舉行循環(huán)的碳的總量是巨大的，據(jù)估計(jì)，地球大氣層中每年有大約1100億噸的碳被光合作用轉(zhuǎn)化成有機(jī)碳，其中99.99%又通過氧化回響被重新釋放到大氣中，只有不到0.01%由于地質(zhì)變動(dòng)的理由而留在了地殼里。別看這是一個(gè)很小的數(shù)字，但經(jīng)過好多年后，累積起來就分外可觀了?？茖W(xué)家估計(jì)，留在地殼中的有機(jī)碳是生物圈有機(jī)碳總量的2.6萬倍！難怪地球大氣中的二氧化碳濃度變得如此之低，大片面碳元素都以各種形式留在了地下。

假使這些有機(jī)碳都能被人類利用的話，根本就不會(huì)有什么能源危機(jī)了，悵然的是，絕大片面有機(jī)碳都無法被人類利用，只有在某些特殊的條件下，這些有機(jī)碳才能變成我們所熟諳的化石能源。

拿石油來說。石油的形成需要四個(gè)條件，缺一不成。首先，有機(jī)碳務(wù)必被密封在一個(gè)完全無氧的地方，譬如某些特殊處境下的海底淤泥層。其次，有機(jī)碳務(wù)必被適當(dāng)?shù)母邷卣糁?，好讓原本很長的碳鏈斷裂，變成只有5～20個(gè)碳的短碳鏈，這就是所謂的“原油”。這樣的溫度條件只有地下2200～4500米的地方才有，所以這個(gè)地段被稱為“油窗”。第三，石油比水輕，只要稍微有個(gè)裂縫就會(huì)漏出地面，地球上已形成的原油中有超過90%都是這么被濫用掉的。第四，剛剛形成的原油存在于巖石的孔隙中，務(wù)必先被某種帶有微孔的巖石過濾并集中，才能變成具有開采價(jià)值的油田。

所以說，地下有油的國家實(shí)在是太幸運(yùn)了。

別小看這點(diǎn)化石能源，假設(shè)在短時(shí)間內(nèi)被大量開采出來并燃燒掉的話，產(chǎn)生的二氧化碳也是很可觀的。目前人類每年因燃燒化石能源而向大氣中排放約75億噸碳，相比之下，因火山爆發(fā)而排放出來的碳還不到人類排放量的1%。

南極冰鉆的結(jié)果證明，地球大氣中的二氧化碳濃度在過去的一萬年里一向在260～280ppm范圍內(nèi)波動(dòng)，但自工業(yè)化以來這個(gè)數(shù)字就開頭逐年上升，目前已經(jīng)接近400ppm。假設(shè)僅僅計(jì)算因燃燒化石能源而產(chǎn)生的二氧化碳排放，這個(gè)數(shù)字還理應(yīng)再增加一倍。但是有證據(jù)顯示，大氣中二氧化碳濃度的提高加快了森林的生長速度，促進(jìn)了土壤對二氧化碳的吸收，這說明大自然正在努力地試圖平衡人類帶來的影響。