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在电影《星际穿越》比较靠前的部分，布兰德教授对库珀说：“地球大气中的80%都是氮气。虽然我们不以氮气维生，可是枯萎病需要它。结果，它们越繁盛，空气中的氧气就越少。最后一批人在饿死之前就会被憋死。你女儿这一代将是地球上生存的最后一代人。”
教授的预言有科学依据吗？
这是一个生物学和地球物理学（geophysics）交汇的问题，所以我咨询了“枯萎病”专题晚宴上的生物学家，特别是艾略特·迈耶罗维茨，同时也请教了两位地球物理学家——加州理工学院的教授杰拉尔德·瓦瑟贝格（Gerald Wasserburg）和尤克·扬（Yuk Yung）。瓦瑟贝格是有关地球、月亮和太阳的起源与历史方面的专家，而尤克·扬则是大气物理与化学以及其他行星的大气科学方面的学者。从他们提供给我的信息与文献中，我了解到了下面这些内容。
可呼吸氧气的生产与破坏
我们吸入的氧气是两个氧原子通过电子束缚在一起所形成的一种分子。氧元素在地球上还以很多其他形式存在，举例来说：二氧化碳、水和地壳中的矿藏等。但直到有机物把它们转化为氧分子之前，人体都无法使用这些氧元素。
呼吸、燃烧和腐败过程都会消耗大气层中的氧气。氧气被我们吸入后，在人体内与碳元素相结合，形成二氧化碳，同时释放我们身体所需的能量。当木材燃烧时，火焰使大气中的氧气与木材中的碳元素快速结合到一起，生成二氧化碳，而这一过程产生的热量会维持燃烧的进行。当死亡的植物在森林地表腐烂时，它们的碳原子会缓慢地与大气中的氧原子结合形成二氧化碳，并释放热量。
大气中的氧气主要通过光合作用产生：植物中的叶绿体利用太阳的光能把二氧化碳分解为碳元素和氧气。氧气被释放到地球大气中，而植物会把碳原子与水中的氢原子和氧原子结合成碳水化合物，为生长提供能量。
海洋翻动，所有人都将死于二氧化碳中毒
像艾略特·迈耶罗维茨在上一章末推测的那样，假设自然界中进化出了一种能摧毁叶绿体的病原体，此时，光合作用尽管不会马上终结，但是会随着植物的死亡而逐渐终结。新的氧气不会再被制造出来，但因为呼吸、燃烧和腐败过程（结果证明主要是腐败过程）还在继续，所以氧气会一直被消耗下去。对于剩下的人类来说比较幸运的是，地球表面已经没有足够的植物腐败，否则会耗尽所有氧气。
大部分腐败过程将会在30年内完成，届时被消耗完的氧气大约只有1%。所以，地球上依然还会剩下足够的氧气可供库珀的子孙呼吸——如果到时他们还能找到什么可以吃的东西的话。糟糕的是，这1%的氧气被转化成了二氧化碳，那就意味着二氧化碳的含量在大气中将占到0.2%（显然，大气中最多的还是氮气）。这些二氧化碳足以让高度敏感的人呼吸不畅，同时（经由温室效应）或许还会使地球温度上升10摄氏度（这会让每个人都感到不舒服）。
若要让所有人呼吸不畅且睡意沉沉，需要比原来多10倍的氧气转化成二氧化碳；若要让所有人二氧化碳中毒的话，在此数量上还要再额外增加5倍，也就是氧气消耗共计增加50倍。到目前为止，我还没有找到一个能让其发生的可行机制。
所以，布兰德教授错了吗？（即使是理论物理学家也会犯错，应该说理论物理学家尤为如此。我很了解，因为我就是其中一员。）很可能是这样，他错了，但也不绝对。教授也可能是对的，但除非地球物理学家对大洋底部的理解与真实情况有着严重偏差。
在大洋底部和陆地上都有尚未腐败的有机物质。地球物理学家们认为，存在于大洋底部的量大约是陆地上的1/20。如果他们是错的——大洋底部比陆地上还要多50倍的话，同时如果还有某种机制能把它们挖出来，那么之后的腐败过程所产生的二氧化碳就可能让所有人缺氧，并死于二氧化碳中毒。
实际上，每隔几千年，某种不稳定性就会翻动海洋一次——表层的海水会沉入底部，而底层的海水则会被带上水面。可以想象一下，在库珀所处时代的那次翻转是如此剧烈，以至于上涌的底层海水将海床上的有机物质都一起带了上来。这些物质骤然地暴露于空气中，开始腐败，将氧气转化成二氧化碳。这一数量足以致命。
虽然可以这样设想，但是其中有两点不太可能发生：一个是大洋底部的有机物质不太可能比地球物理学家们估计的数量大出1 000倍，另一个是不太可能发生足够大的海洋翻转[1]。
话虽如此，但电影《星际穿越》中的地球真的正在走向灭亡，人类必须找到一个新家。除地球之外，太阳系的其他地方都非常糟糕，所以库珀他们才开启了太阳系外的搜寻之旅。
[1] 一些定量的细节和 地球物理学估计中巨大不确定性的解释， 请参见本书末尾的“ 附录2 技术札记”
