地球の酸素の生成について

質問

どの質問ＷＥＢを見ても地球の酸素の生成は植物（プランクトンを含む）
によって作り出されたという回答や説明がほとんどです。
しかしだいぶ前にテレビで水に強力な紫外線を当てると酸素と水素に
分かれるという実験がありました。
そして地球の酸素の生成も必ずしも光合成だけでなく高い空にある水
が太陽光で分解され、軽い水素は宇宙に飛び出していき、重い酸素が
地球に取り込まれた結果地球に酸素が２０％も占める程存在すると言って
いたのを覚えています。
まず質問はこの説が正しいのかどうかです。
正しければ光合成しか酸素を生成しないと言う回答はウソになると思い
質問ＷＥＢに訂正を申し込まなければならないと思うのです。
よろしくお願いします。

回答No.3

info22 · ベストアンサー

> 正しければ光合成しか酸素を生成しないと言う回答はウソになると思い
結論を先に言えば、当たりません。現在も大気中の酸素を作り出し維持しているのが葉緑体をもつ、海中および陸上の植物や植物プランクトンなのです。上空の水蒸気に紫外線が当たって分解され水素が宇宙に放散され、残る酸素の量は、植物や植物プランクトンの作り出す酸素の1億分の１程度で無視できる量です。

参考URLにあるように
>高い空にある水が太陽光で分解され、軽い水素は宇宙に飛び出していき、重い酸素が地球に取り込まれた結果

原始地球の大気の構成は、火山活動の結果地球内部（マグマ）に閉じ込められていたガスが放出されたもので地球誕生の約46億年前から約100万年後にほぼ安定した構成になったようです。高温の水蒸気と炭酸ガスと窒素が主な大気の成分だったということですね。そして上空の水蒸気に太陽風の中の強力な紫外線が降り注いで酸素と水素に分解され、軽い水素や水素イオンや水素イオンが宇宙に放出されて行ったこともありますが、できた酸素の一分も太陽風に吹き飛ばされ宇宙に吹き飛ばされたことや太陽風の中の水素プラズマ粒子（水素イオン）も地球に降り注いでいることもありますが、プラスマイナスで酸素がより多く残ったことも事実ですが、その量は現在の地球大気中の酸素量の1億分の1以下であったと考えられています。それは地球上の岩石や地層の土壌に含まれる金属の酸化物の生成割合から分かることです。
大気の温度が下がって水蒸気が水となって鉄分などを溶かし込んだ海ができ大量の炭酸ガスを海が吸収し、地球大気中に酸素が増加する時期と海水中の浅い海で光合成をする葉緑体を持ったバクテリアや海中植物の出現する約20億年前以降になって、海水中の鉄イオンの酸化沈殿が完了し澄んだ海の出現とと余った酸素の大気中への放出によって大気中の酸素が増えて、炭酸ガスより軽い酸素が上空まで達して紫外線によりオゾン層を形成して、有害な紫外線が地表に届かなくなり、植物の陸地上陸が可能になって、急速に地球の酸素が増加していったということです。その後大気中の酸素が33%位で安定な時期も続いた後、ある時期に地球の異変（隕石衝突）で恐竜時代が滅んで、酸素割合が現在の20%前後に安定したようです。
そういった変化は、岩石中の化石や地層の鉱物の構成などで証明されて、哺乳類全盛時代となってからは現在の大気構成と変わらない大気中の酸素割合（約20%）と安定して来ました。
しかし、産業革命以降大量に化石燃料を使う時代に突入し、人類の活動が地球の温暖化による海水温上昇をもたらしや大気中の炭酸ガスを増やし続けることで、海水の酸性化がすすんでいて、海の炭酸ガスを溶かし込む能力が急速に失われつつあり、海の食物連鎖の底辺の植物プランクトンや珊瑚などの炭酸カルシウム生成力が失われ地球の炭酸ガス循環システムが機能を失い始めているようですね。化石燃料消費社会を水素燃料消費社会に切り替えることで炭酸ガスの発生を抑えられると考えられていますが、その水素を作るのに化石燃料を使うと同じ位の電気エネルギーなどを使ったり、貯蔵が難しい水素が大気中に放出され、上空のオゾン層の酸素と結合してオゾン層を破壊し、有害な紫外線が地上により多く降り注ぐ危険性が危惧されています。

参考URL：

http://www.tomoeshokai.co.jp/gas/vol05.html

お礼

詳細な回答を有難うございました。
太古の地球からの連綿と続いてきた酸素生成の経緯が分かりました。
上空で紫外線によって作られる酸素は光合成によるものの一億分の
一とはずいぶん少ないですね。
そのテレビに出ていた学者によればフロンによって失われたオゾンも
フロンの使用をやめれば上空にある水と太陽からの紫外線でオゾンは
生成されると言っていたのを思い出しました。
そして不安定なオゾンが酸素となってやがては地上に戻ってくると。
しかし一億分の一ではあまり期待できませんね。

回答No.2

Tacosan

もちろん「水が紫外線で水素と酸素に分解される」ことは正しいです.
ただし, 現在地球上にある (遊離) 酸素は「光合成で作られた」と言っても過言ではないと思います.
少なくとも今のスタンダードな説明では「シアノバクテリアが光合成をはじめたことによって『まず海中の鉄イオンが Fe2O3 として沈殿し』そのあとで海中に溶け, 溶けきれなくなると大気中に放出される」となっています. 大気中に十分な酸素がたまるのは, 時間的にシアノバクテリアによる光合成の開始にくらべてかなりあとのこととされていますから, 紫外線による水の分解で現在ほどの酸素が生成されたということは誰も信じていないでしょう.
というか, 生命の誕生以前に十分に酸素があると仮定すると, 嫌気性生物がなぜ存在するのかがかなり問題になりそうな気がします.

お礼

ありがとうございました。
私もそのＴＶ番組は録画してあったのですが（何とベータテープ）
紛失（というか廃棄）してしまったので紫外線による水の分解が
地球の酸素生成の主役と言った学者の名前がわからないので残念
な気がしますが色々調べると光合成説が正解みたいでした。

回答No.1

kt1965

回答します。

ちょびっと難しいのですが、太陽がそれだけ強力な紫外線を発生していた時期が問題になります。今を遡ること、46億年以上前・・銀河系の片隅で、「太陽系」を生み出した「暗黒星雲」が回転運動を始めます。暗黒星雲が回転を開始して、約1000万年後・・太陽系星雲の中心部にある大きな塊の中で、核融合反応が始まります。「太陽」の誕生です。

さて問題なのは、この後の太陽の進化と地球上における酸素の含有量を示すデータとして著しいのが、約30億年近く前に形成された「酸化第二鉄」を多く含む地層だけなのです。

確かに、太陽系誕生の最初期、太陽は強力な紫外線を放っていたかも知れません。そのことが、金星や火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星、彗星、小惑星で見つかる酸素の起源であることも分かっています。しかしながら、原始地球における酸素の起源はそれで説明が付くのですが、どうしても酸素の含有量からすると、その30億年前の「微生物」によると思われる酸素が一気に増えたことが、現在の最終的な組成につながるということなのです。

よって、ＴＶの説も間違っていませんし、ＷＥＢの説も間違っていないのです。

では。

お礼

やはり酸素生成の主役は光合成と言う事でしたか。
ありがとうございました。