考虑到宇宙的空间尺度，应该存在各种与地球条件相似的行星，这些行星也有可能孕育生命;
同时，考虑到宇宙存在的时间尺度和科学技术呈指数级爆炸的事实，星际文明应该已经存在很长时间了，至少应该有一个能够向外界发送电磁波的文明。
然而，事实是，你可以看到，我们到目前为止还没有遇到外星文明，我们甚至没有收到任何外星文明发来的信息。
大滤波图
一些聪明的人提出了“大过滤器”理论，认为生命的发展将像通过一个又一个过滤器一样逐渐被淘汰，使星际文明无法发展，甚至技术文明也无法到达。
人类非常幸运。我们已经发展了科技文明，我们可以向宇宙发射电磁波。如果有像我们一样幸运的文明，他们可能会在未来收到我们的信息。
最近发表在《自然天文学》杂志上的一篇文章指出，我们能够开发技术和发送电磁波的最关键因素之一是地球上的氧气含量足够高。
这篇文章的作者，罗马托维加托大学的天文学家Amedeo Balbi和罗切斯特大学的Adam Frank，把这种现象称为“氧气瓶颈”。
他们认为，高氧水平可能是文明发展到技术文明的“大过滤器”。我们人类很幸运地通过了这个巨大的过滤器，但其他星球上的早期文明可能就没有那么幸运了。它们的行星由于各种原因没有足够的氧气。因此，他们将永远无法开发出能够发送电磁波的技术。
所以有趣的问题是为什么氧含量是科技文明的关键。难道其他化学物质不能代替氧气吗?
为什么氧气是发展技术的关键?
事实上，这两位作者的想法非常简单。为了拥有制造先进设备的技术，你需要能够提高用于制造设备的材料的温度。
例如，如果你想建造射电望远镜之类的东西，你不仅需要从地下提取一堆铁、镍、铜和其他原材料，还需要加热这些材料，冶炼它们，然后重塑它们。
一个年轻的智慧生物怎么会知道加热这些物质来改变它们呢?人类历史给出了答案——火的使用或燃烧。
学会利用燃烧无疑是人类的一个质的突破。它对我们的智力发展有着巨大的影响，但更重要的是，我们依靠火来攀登技术复杂性的阶梯。
人类祖先可能在200万年前就广泛使用火了。后来，人类用火加热燧石或黑曜石，使石器工具更加实用。然而，人类从使用火开始学习使用工具花了很长时间。
当然，人类之所以有机会玩火，是因为地球大气中存在氧气。
但是你可能会问，燃烧不需要氧气的参与。为什么地球上有人类的科技文明是因为氧气的燃烧，而其他星球也必须如此?
我们都知道，燃烧需要燃料和氧化剂。只要提供了初始热量，燃烧反应就开始释放热量，直到燃料或氧化剂耗尽。
燃烧的本质是将电子从燃料迅速转移到氧化剂。氧气是我们的生命在燃烧中是一种传统的氧化剂，它的作用是从燃料中吸收电子。
元素周期表中有许多元素可以取代氧的作用，但很少有比氧更强大的——或者更能接受燃料的电子——氧是一种强氧化剂。
不过，这里的氧气刚刚好，不会太浓。
那些更强的氧化剂，如氟，是如此强大，以至于它们几乎可以作为任何燃料的氧化剂。只要你给它一点初始能量，它就会燃烧所有东西，包括你想要回火的材料，即使没有初始能量。进去，它会有很强的腐蚀性。
该研究的作者表示:“在元素周期表中，氧是最完美的氧化剂，没有比氧更好的氧化剂了。”
那么，还有一个问题，科技文明的诞生需要多少氧气浓度?
本文给出的答案是，如果相当于地球的大气压力，那么18%是最小阈值。低于这个氧含量，科技文明将不会诞生。
至于为什么是这个值，两位作者的理由其实很简单，那就是当氧气浓度低于18%时，生物材料不会被自然点燃，只会像燃烧木炭一样变得闷热炎热。
燃烧反应除了考虑氧化剂接收电子的能力外，还需要考虑氧化剂的浓度。当你在高中的时候，你一定做过一个铁在纯氧中燃烧的实验。
如果材料不能自然点燃，那么文明就不能学会用火，自然也就不会有后续的技术进步。
在哪儿地球上的氧气从何而来?
在地球的历史上，其实大部分时间，地球大气中的氧含量都在18%以下，甚至几乎没有氧气。直到4.2亿年前，氧气含量才超过18%。
蓝藻
地球上的氧气是由生物体产生的。一个大约24亿年前，蓝藻进化了。他们学会了光合作用消耗大气中的一些二氧化碳，产生氧气。
然而，地球大气中的氧气含量并不是仅仅因为生物开始进行光合作用就开始呈现持续上升的趋势。它一直在波动，有时幅度很大。
例如，大约7.5亿年前，地球大气中的氧浓度为12%，但在数千万年内，它暴跌至只有0.3%。
至于原因呢?
这里有一个奇怪的事实，那就是氧气含量的增加意味着二氧化碳是固定的，而这些温室气体的减少将导致地球进入冰河时代，这将导致产生大量氧气的生物的灭绝。随着排放量的减少，大气中氧的含量自然会逐渐减少。
由于各种原因，地球的氧气含量有可能保持在18%以上，但其他行星可能没有这么好的运气。
最后
两位作者在接受采访时也表示，“氧气瓶颈”并不代表一切。生物能找到的出路对我们来说是难以想象的，但这可以作为搜寻地外智慧生物(SETI)计划的一个重要标准，并且可以是有目的的。选择含氧量高的行星。
当然，目前的技术确实有能力确定一颗行星大气的组成，包括氧气，但要准确知道具体的浓度仍然有点困难。
另外，虽然人类已经达到了技术文明水平，通过了“氧气瓶颈”，但这并不意味着未来就不会出现所谓的“大过滤器”。我们也可能因为其他原因而无法发展成星际文明。
最初的报告:
https://www.supercluster.com/editorial/the-oxygen-bottleneck-technological-alien-worlds-need-fire
文学:https://doi.org/10.1038/s41550 - 023 - 02112 - 8
主编:尚尚文Q
