大约200万年前，名为直立人的古人类开始使用火。从利用自然火的机会主义者，到能够用燧石和火石制作火焰的大师是一个循序渐进的过程。
    我们是直立人的后代，火对我们来说已经变得如此重要。火是人类文明兴起的核心，它为我们烹饪食物，为我们取暖，为我们照亮黑夜。这就提出了一个有趣的问题：如果没有火，我们能建立起文明吗？
    只有在含氧量高的大气中才可能产生火。在氧气含量低于18%的大气中是不可能有明火的。要想成功地点火，可能需要高达20%的含氧量。目前，地球大气中的含氧量为21%，但含氧稳定在18%以上的时间只有大约2亿年。这意味着在地球历史上的大部分时间里，明火是不可能存在的。鉴于地球是太阳系中唯一一个氧气含量相当高的行星，所以虽然行星在宇宙中很常见，但可能存在火的行星却很罕见。如果文明的产生需要火，那么大气中的氧气可能就是门槛。

图片来自Balbi & Frank。
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    这是最近发布在Arxiv上一项研究的重点。该研究考察了行星拥有富氧大气层的条件，发现限制条件相当严格。在大气中产生游离氧只有两种主要途径：第一种是生物过程，即生物通过光合作用产生氧气；第二种是非生物过程，即上层大气中的水蒸气在紫外线照射下分裂成氢和氧。
    研究表明，主要机制取决于行星的大小和温度。在地球温度下，游离氧需要生物体。但是，如果行星太小，它的大气层就无法容纳足够的生命；如果行星太大，它的大气层就会被氢气和氦气占据，生物无法产生足够的氧气来突破18%的门槛。因此，与地球温度相当的“超级地球”上的居民可能不能生成明火。
    对于温度较高的行星，非生物机制占主导地位，但前提是该行星比地球大。小而热的行星没有足够厚的水蒸气来产生大量氧气。金星就是一个很好的例子：它太热了，不适合生物氧气，但又不够大，不适合非生物氧气。这意味着，如果我们发现超级地球上有富含氧气的大气层，那么它很可能是通过非生物方式产生的。但生物仍有可能利用这些氧气，包括用火来创造文明。
    因为产生火有条件限制，当我们寻找其他天体上的生命时，我们需要区分潜在的宜居世界和潜在的文明世界——后者或许更为罕见。

来源 / https://phys.org/news/2023-08-technological-civilizations-atmospheric-oxygen.html 中国国家天文