地球大氣

地球的大氣由許多氣體組成，包括氮氣、氧氣、氩氣、二氧化碳和其他幾種微量氣體，如氙氣、甲烷、氪氣、氫氣和水蒸氣。按照體積分數來算，那麼78.08%的大氣是由氮氣構成的。顯然，氮氣是地球大氣中最豐富的氣體。相比之下，太陽系其他行星上的大氣成分與我們是不一樣的。

另一方面，氧氣是地球生命必不可少的關鍵因素之一，它是地球大氣中第二豐富的氣體，其體積占大氣的近20.95%。如果仔細想想，這是不是有點奇怪？地球上的生命幾乎都進化成适應大氣中第二豐富的氣體，而不是最豐富的氣體。這背後的原因是什麼？

在回答這個問題之前，先來了解一下氮氣。

氮氣的電子式

氮氣很穩定，這意味着氮氣不會很容易地與其他物質發生反應。這是因為一個氮氣分子中的兩個氮原子形成了共價三鍵，這種化學鍵非常穩定，很難被打斷而發生化學反應。正因為如此，氮氣通常被用于其他反應的保護氣體。對于穩定的氮氣，隻有閃電或者是特定的固氮細菌才能夠打斷氮氮三鍵。

另一方面，與氮氣相比，氧氣非常活潑，它可以參與許多生物化學過程以支持地球上的生命。這就是為什麼氧氣自然而然成為生命的支持者，雖然它不是地球上最豐富的氣體。不過，并非所有的地球生命都依賴于氧氣。

幾十億年前，地球并不是現在的樣子，至少當時大氣中的氣體種類與現在相比很不一樣。那時沒有昆蟲，沒有動物，甚至連植物都沒有。在那些日子裡，絕大部分的生命都是微生物，比如細菌，它們都被限制在海洋中。在那個時期生長的細菌是無氧的，這意味着它們在不使用氧氣的情況下進行新陳代謝。

藍藻細菌

然而，後來發生了一次大爆發，地球上一切生命都改變了。地球上大規模出現藍藻細菌，或者叫藍綠藻，它們把太陽光轉化為能量，并釋放氧氣。更具體地說，它們可以進行光合作用。

那時候，地球大氣中沒有像今天這樣擁有含量很高的氧氣。地球所擁有的一點氧氣要麼與礦物質結合，要麼被鎖在水分子裡。随着藍藻的大量繁殖，地球上的氧氣供應呈指數增長。對絕大多數厭氧細菌來說，氧氣是有毒的，所以由于大氣中氧氣猛增而開始大規模死亡。這就是大氧化事件，發生在大約25億年前的太古代末期。

結束于25億年前的太古代地球想象圖

大氧化事件之後，大量的厭氧微生物死亡，而氧氣很快就在大氣中開始積聚。此時，其他更複雜的生命形式開始進化，從而使氧氣成為生命的“燃料”。

因此，提問“氮氣含量那麼多，為什麼我們沒有進化為使用氮氣而是氧氣？”就像問“海水那麼多，為什麼我們開發的汽車不是用海水而是汽油？”就像海水不能使汽車運行一樣，我們不能依靠氮氣生存，因為我們的身體不是這麼“設計”的。

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