轻敲键盘,静候回音

轻敲键盘,静候回音

带着地球流浪宇宙的挑战:光合作用停摆,氧气从哪儿来?

作者:admin 发布时间:April 11, 2019 分类:

划重点

在接下来长达近2000年的流浪时代,“流浪地球计划”最大也是最致命的挑战是,氧气从哪儿来?氧气问题解决不好,35亿人在去往比邻星的半路上可能就完蛋了。由于远离太阳,地球表面温度降到—85℃,空气中的二氧化碳变成液态,海洋全部结冰,所有的光合作用全部停摆。只要含氧量降低8个百分点,这35亿人就会呼吸困难,无法正常工作、学习,带来社会解体等系列问题,最终导致“流浪地球计划”在中途泡汤。正文

硬核科幻电影《流浪地球》有两处情节让人泪目,一是航天员刘培强驾驶空间站充当火柴引爆木星,和儿子刘启告别,相信许多已为人父的观众是流着泪看完这一幕的。

另一处让人泪目的情节是,生于1999年的韩子昂老爷子在上海某大厦内牺牲的场景。

说实话,开始我以为韩子昂死于窒息,毕竟电影画面上有氧气耗尽的提示。但王磊、韩子昂一行人进入大厦逃生前,天上曾掉下一架6发大型军用运输机。飞机采用今天常见的涡扇发动机,正常工作离不开含氧空气。

在逃逸时代,地球大气仍有丰富氧气

影片从头到尾从未缺席的重型卡车,以内燃机为动力,要正常工作同样离不开含氧空气。

这也说明,韩子昂的死,随身携带的氧气耗尽只是直接诱因,—85℃的酷寒才是真正的夺命凶手。

换句话说,对当时的人们而言,即使地球开始逃离太阳,但大气中还含有丰富的氧气。

氧气也是随后推进故事情节的关键推手。正是因为氧气,使木星的氢气与地球含氧丰富的大气混合后,才具备了燃爆的条件,然后才有了刘培强驾驶空间站充当“火柴”的情节。这个情节又发展出父亲向儿子告白,引起观众共情的泪目场景,直至爆炸冲击波将地球推离“洛希极限”下限,避免解体命运。

台面上,刘培强、刘启、韩朵朵、王磊等众多普通人在为拯救地球拼死一搏。

台面下,可以说是氧气拯救了地球。如果事后论功行赏,氧气也应该得一枚勋章,颁奖词为:不仅通过氧化反应让地球生命生生不息,还在关键时刻挽救了整个地球。

但电影《流浪地球》续集的挑战也出在氧气,氧气的问题解决不好,35亿人在去往比邻星的半路上可能就完蛋了。

我们先来看现今大气层中让我们自由呼吸的氧气的来源。

地球大气中氧气的来源主要有两个,一是绿色植被,二是产氧光合蓝菌。前者包括我们熟悉的花花草草、树木森林等,后者则是一类肉眼看不见的微生物,它们有一个俗称:蓝藻。

产氧光合蓝菌是地球氧气生产的主力军

产氧光合蓝菌个子虽小,却是地球氧气生产的绝对主力,粗略估算,地球上50%——85%的氧气由它生产。可能数据比较抽象,难以看出蓝藻在地球生态系统中的重要作用,我们插播一个故事。

20多亿年前,地球根本没有氧气。但产氧光合蓝菌出现后,在天文尺度很短的时间内,制造出大量氧气,将厌氧细菌赶到深海苟延残喘,并将主要成分为硫化氢、二氧化碳、甲烷和水蒸气的原始大气,改造成主要成分为氮气和氧气,使地球绝大部分生命从厌氧呼吸转变为有氧呼吸(其实是厌氧呼吸的绝大部分生物都灭绝了,少数生物进化出有氧呼吸,并发展壮大),重塑了整个地球的生态系统。

产氧光合蓝菌之所以个子小威力大,主要在于种群数量庞大,仅其中的原绿球菌在每毫升海水(比你的一口唾沫还少)中,数量就达10万个。全世界的原绿球菌的数量大约有10的27次方,超过宇宙间星星的数量。

海洋制造了地球大气中的主要氧气

海洋中的产氧光合蓝菌每年通过光合作用生产360亿吨氧气,是人类2018/2019年度粮食产量的12倍多(根据BOABC监测数据口径)。

说过产氧光合蓝菌的重要性,我们接着说电影《流浪地球》。

在电影和原著的设定中,“流浪地球”计划分5个阶段:刹车时代、逃逸时代、流浪时代I(加速)、流浪时代II(减速)和新太阳时代(泊入比邻星轨道)。整个过程持续2500年,100代人。

电影讲述的是刹车时代和逃逸时代。目前电影票房已经接近20亿元,行业预测能达到50亿元。

票房的成功是续集开机的保障。

但对生活在那颗小破球地下城市的35亿人来说,在接下来长达近2000年的流浪时代,最大也是最致命的挑战是,氧气从哪儿来?

在刹车时代,地球停转引发的海平面上升、海啸、大火等自然灾害,40余年来回蹂躏基本摧毁了陆地植被。陆地上的氧气来源基本被清零。

在逃逸时代,产氧主力产氧光合蓝菌也退场了。这个过程中,由于远离太阳,地球表面温度降到—85℃。这个温度下,空气中的二氧化碳变成液态,海洋全部结冰。

阳光水和二氧化碳是光合作用的必要条件

海洋冰冻加气态二氧化碳缺失,产氧光合蓝菌的制氧生产线停工,地球生态系统中的制氧大厂停摆。

有人会说,建在1万台行星发动机下的地下城市会通过人工植被制造氧气,并且电影开始地下城市的画面中还出现了树木的镜头,证明人们还有能力生产氧气。

但这点氧气制造能力和占地球表面积71%的海洋的氧气制造能力是无法相提并论的。

地表冻结意味着全球光合作用基本停摆

简而言之,在近2000年的流浪途中,地表由于植被被破坏殆尽,海洋全部结冰,导致地球的氧气几乎没有生产,只有庞大的消耗:一个成年人一天的氧气消耗量大约为0.75千克,儿童和老年人减半按0.375千克计算,且成年人、儿童和老年人比例按2:3:1计算(原著中,年龄越小,生存的几率越大,所以儿童占的人口比例最大),所有成年人每天消耗氧气大约8.74亿千克,全部儿童和老年人每天消耗氧气大约8.75亿千克。

也就是说,这35亿人每天的氧气消耗量大约在17.49亿千克。

为1万台行星发动机运送燃料的数以百万计的重型卡车,以及地下城市数量庞大的微生物(不会制氧只耗氧)、昆虫等组成的生态群落,也是耗氧大户。

而且空气中的氧气不是百分百能被人类吸收,每次吸气,人体只能从20%的氧气中吸收5%。当空气中的含氧量下降时,会引发一系列问题:含氧量下降至12%,人会发生呼吸困难(想想高原反应);降至10%,人的智力活动会减退;降至7%以下,会危及生命。

所以根本不用等到氧气完全耗尽,只要含氧量降低8个百分点,这35亿人就会呼吸困难,无法正常工作、学习,带来社会解体等系列问题,最终导致“流浪地球计划”在中途泡汤。

总之,恒星际之间的深空航行,由于路途遥远,即使带着地球级别的生态圈也容易面临巨大而致命的挑战。

文中图片来源于网络,如有侵权,请即联系删除。

该文章转载自:久草片免费福利资源站

标签: none

评论已关闭