地球含氧大气的未来寿命

地球现代大气高度含氧，是其表面生物圈的遥感可探测信号。然而，地球大气中基于氧的生物信号的寿命仍不确定，尤其是遥远的未来。在此，我们使用一个结合生物地球化学与气候的模型来考察地球富氧大气条件的可能时间尺度。采用随机方法，我们发现地球大气中氧含量高于现今大气水平1%的含氧状态的未来平均寿命为 1.08±0.14 亿年。该模型预测，大气的脱氧过程——大气氧急剧下降至类似太古宙地球的水平——很可能在地球气候系统进入湿润温室条件之前、以及在大气表面水大规模流失之前被触发。我们发现，未来的脱氧是太阳通量增加的不可避免后果，而其确切时机受地幔与海洋—大气—地壳系统之间还原力交换通量的调节。我们的结果表明，行星碳酸盐—硅酸盐循环往往导致终态受 CO2 限制的生物圈和快速的大气脱氧，这强调了需要适用于弱含氧和无氧系外行星大气的稳健大气生物信号，并凸显了行星宜居性终态阶段大气有机霾的潜在重要性。