Paras vastaus
Silemin vastaus on erittäin hyvä, esitän vain vähän. Kuten Silem sanoi, happi on peräisin tähdistä. Happea ei ollut läsnä aivan varhaisessa maailmankaikkeudessa ennen kuin tähdet muodostuivat, vain vety, helium ja pieni määrä litiumia tiivistyivät kuumasta varhaisesta maailmankaikkeudesta. Happi tulee massiivisista tähdistä, jotka ovat sulauttaneet nämä varhaisen maailmankaikkeuden kolme komponenttia raskaampiin elementteihin, kuten happi. Kun nämä massiiviset tähdet räjähtävät, ne hajottavat raskaammat elementit kaasu- ja pölypilviin.
Aurinkokuntamme muodostaneet pöly- ja kaasupilvet rikastettiin aikaisempien räjähtävien massiivisten tähtien materiaalilla. Näin happi tuli osaksi maapalloa.
Ilman ilmakehässä oleva happi tulee kuitenkin fotosynteesistä. Happi on erittäin aktiivinen alkuaine, se haluaa yhdistää muiden alkuaineiden kanssa. Joten happi, joka oli osa maapallon muodostumista kemiallisten yhdisteiden muodossa, kuten vesi, hiilidioksidi, silikaatit, rautaoksidi jne. se ei melkein koskaan ollut ”vapaassa” yhdistymättömässä muodossa. Fotosynteesi vapauttaa yhdistettyä happea vedyn ollessa vesi, kuten Silem osoittaa kemiallisessa yhtälössä. Mutta ensimmäisten 2 miljardin vuoden aikana maapallon varhaisessa ilmakehässä ei ollut käytännössä mitään vapaata happea.
Joten elävien organismien tarvitsi fotosynteesi luomaan vapaa happirikas ilmakehä, joka meillä on nyt maan päällä. Nämä organismeja, jotka ensimmäisen kerran käyttivät fotosynteesiä, kutsutaan syanobakteereiksi. He eivät tarvitse happea elääkseen, vaan ne tuottavat vain happea biologisen energiantuotantoprosessinsa sivutuotteena. Bakteereja, jotka eivät tarvitse happea, kutsutaan anaerobisiksi bakteereiksi. Noin 3 miljardia vuotta sitten syanobakteerit alkoivat muuntaa maapallon ilmakehän hapettomaksi 21\% happeksi, jota meillä on tänään. Tätä kutsuttiin ”suureksi hapetustapahtumaksi” (GOE). Lopulta muut monimutkaisemmat organismit sisällyttivät syanobakteerit symbioottisesti itsessään näistä symbioottisista syanobakteereista tuli kasvien kloroplasteja, tämä on osa kasvia, joka tosiasiallisesti suorittaa fotosynteesin.
Syanobakteerien tuottama happi oli myrkyllistä muulle anaerobiselle elämälle, joka elää Maapallon tuolloin. Monet näistä muista anaerobisista yksisoluisista organismeista olivat hävinneet valtavasti hapen pääsyn seurauksena ilmakehään. vaikka jotkut näistä varhaisista anaerobisista bakteereista säilyivät hengissä ja ovat kanssamme tänään. Mutta se aiheutti muut elämän muodot, jotka käyttävät ilmakehän happea biologisesti energian tuottamiseen, prosessi, jota kutsutaan ”aerobiseksi hengitykseksi”. Yksi organismeista, jotka ovat hyötyneet tästä, olemme me: ihmiset.
Vastaus
Ilman ilmakehässä oleva happi syntyy lähes yksinomaan fotosynteesistä.
Happi on maailmankaikkeuden kolmanneksi eniten käytetty alkuaine, joten alkuaineesta ei ole pulaa Maa; Suurin osa siitä on kuitenkin lukittu yhdisteisiin, kuten vesi ja mineraalit. Tämä johtuu siitä, että happi on erittäin reaktiivista. Elottomalla planeetalla ei voi odottaa suurta vapaan hapen pitoisuutta ympäristössä.
Kun elämä kehitti kyvyn fotosynteesiin, se alkoi tuottaa O\_2: ta jätteeksi. Perusyhtälö on:
6CO\_2 + 6H\_2O → C\_6H\_ {12} O\_6 + 6O\_2
Todellinen prosessi on tietysti paljon monimutkaisempi, koska siihen liittyy monia entsyymejä ja välituotteita, mutta se on ei ole merkitystä juuri nyt.
Ensimmäiset fotosyntetisaattorit tuottivat vapaata happea nopeammin kuin se pystyi reagoimaan ympäristön muiden elementtien kanssa; itse asiassa niin kutsuttu happikatastrofi tappoi monia organismeja, joiden aineenvaihdunta ei kyennyt käsittelemään tällaista ylimääräistä happea. Lopulta jokainen paljaana oleva pinta, joka kykeni reagoimaan hapen kanssa, oli hapetettu asianmukaisesti, ja ylimäärä alkoi kerääntyä ilmaan ja veteen. Ja tästä tulee ilmakehän nykyinen O\_2.
Sivuhuomautus: Tutkijat ajattelevat voivansa selvittää, onko muukalaisella planeetalla elämää etsimällä vapaan hapen spektrikoodia planeetan ilmakehästä. Elottomassa maailmassa ei odoteta suurta määrää vapaata happea.