古人云:「不食七日則亡」,意思就是說如果不吃東西,七天就會死亡,而人對於水的需求更勝食物,兩三天不喝水恐怕都很難挺過去,人要想活著,不吃不行,不喝也不行,還有一種東西,我們是一時半刻也離不了,它就是氧氣。
人活著就必須要呼吸,對於一些特殊的人來說只呼吸普通空氣甚至是不夠的,比如醫院中的病人,吸氧可以輔助治療,甚至幫助病人維持生命。那麼氧氣的濃度是不是越高越好呢?如果地球是一個純氧的環境,那麼又會是怎樣一番景象呢?我們知道,平時所呼吸的空氣之中除了氧氣以外,還有著很多其它氣體。空氣的組成大概是這個樣子的:78%的氮氣、21%的氧氣、0.94%的稀有氣體、0.03%的二氧化碳以及少量的水蒸氣和其它氣體。
地球空氣的組成比例並不是始終不變的,而是一直處於變化之中,只不過這個變化的周期很長,幾萬年都難以出現可見的變化。
儘管如此,在地球的歷史上的確出現過富氧時期,我們稱那個時期為石炭紀。石炭紀這個名字非常有趣,可以說是準確描述了那個時期的特點。我們知道,煤炭是由植物深埋於地下之後經過複雜的化學變化而形成的,而當今世界絕大多數的煤炭都產生於石炭紀,這也就是這個時期名字的由來了。
那麼為什麼絕大多數的煤炭都產生於石炭紀呢?那當然是因為這個時期的植物多。那麼石炭紀的植物為什麼多呢?因為那個時期植物作為地球早期的生命形式已經達到了相當的發展程度,而以植物為食的食草動物卻極少,特別是大型食草動物幾乎沒有出現,當一種生命形式沒有天敵的時候,數量自然就會激增。
植物在進行光合作用的過程中吸收二氧化碳並釋放氧氣,所以地球的二氧化碳含量逐漸減低,氧氣含量逐漸上升。
研究認為石炭紀地球的氧氣濃度大約達到了35%左右,氧氣濃度升高最大的受益者就莫過於昆蟲了。昆蟲的呼吸方式極為獨特,它們沒有像其它動物那樣的鰓和肺,它們呼吸依靠的是外骨骼上的氣門。氧氣通過氣門進入身體,再通過氣管運往身體的各個部位。
這種氧氣的運輸方式就決定了短途運輸效率極高,而長途運輸則力不從心,所以昆蟲的個頭都是有限的。但是在氧氣濃度高達35%的世界就不一樣了,在這樣的環境之下,即使個頭長大一些,依然可以滿足身體對氧氣的需求,於是昆蟲們開始瘋長,翅展達到0.7米的巨脈蜻蜓就是在這樣的環境下出現的。
不過氧氣濃度高從宏觀上來講並不是什麼好事,因為氧氣濃度高,所以火災頻發,二氧化碳濃度低又會導致氣溫下降,所以最終發生了石炭紀生物大滅絕,巨型昆蟲們從此也退出了歷史的舞臺。
石炭紀的氧氣濃度只有35%,就可以造就一個與現在完全不同的世界,如果地球是一個純氧的環境,那將會是非常恐怖的,在純氧的環境之下,火災會持續不斷,根本無法撲滅,而且很多本不可燃燒的物質在純氧的環境下都會變得可以點燃,比如鋁。這並不是單純的想像,在以前,為了節約製造成本,美國和蘇聯的宇宙飛船艙內都是純氧環境,所以在發射的時候稍有不慎就會引起大火導致太空人喪生,而這樣的災難在美蘇都曾經出現過。
另外,氧氣是一個具有兩面性的氣體,一方面它是保證我們生存的「仙氣」,另一方面它也是促使我們衰亡的「毒氣」。
氧氣進入身體後會對細胞產生氧化作用,被氧化的細胞會變為自由基徘徊於體內。而我們之所以能夠緩慢衰老,是因為我們的身體擁有抗自由基物質,但如果氧氣攝入過量,那麼衰老的速度就會加快,如果是身處純氧的環境之下,那麼便會急速衰老、中毒,甚至死亡。
氧氣既然如此危險,為什麼病人還可以通過吸氧進行輔助治療和維持生命呢?關於病人吸氧的問題,很多人可能有所誤會,醫院給病人吸的氧並不是純氧,而是濃度在30%左右的氧氣,只是比普通空氣的氧含量略高,只有當面對一些呼吸衰竭的重症病人的時候,吸氧濃度才有可能提升的50%,但絕對不存在吸純氧的事情。所以,如果地球是一個純氧的環境,那麼地球上的所有生命都將不復存在,無論動物還是植物。反過來講,地球也不可能是一個純氧環境,因為沒有植物,誰來製造氧氣呢。