حدود ۲ میلیون سال پیش، گونه‌ای از میمون‌های راست قامت معروف به انسان راست‌قامت شروع به استفاده از آتش کردند. این یک فرآیند تدریجی از استفاده از آتش‌های طبیعی تا ساخت شعله‌های آتش از سنگ چخماق بود. ما از نسل آن‌ها هستیم. آتش آنقدر برای ما مهم است که به جای انسان خردمند، می‌توانیم خود را میمون آتش‌زن بنامیم. آتش در ظهور تمدن ما نقش اساسی دارد؛ غذای ما را می‌پزد، ما را گرم نگه می‌دارد و شب ما را روشن می‌کند. حال آیا می‌توانستیم بدون آتش تمدنی بسازیم؟
آتش‌سوزی فقط در جوی با اکسیژن بالا امکان‌پذیر است. در اتمسفرهایی با اکسیژن کمتر از ۱۸ درصد، نمی‌توان شعله مستقیم داشت. یک احتراق قابل اطمینان می‌تواند به سطح بالای ۲۰٪ نیاز داشته باشد. اتمسفر زمین در حال حاضر حاوی ۲۱ درصد اکسیژن بوده، اما تنها برای حدود ۲۰۰ میلیون سال به طور پیوسته بالای ۱۸ درصد اکسیژن داشته است. این یعنی در بسیاری از روزهای تاریخ سیاره زمین، احتراق امکان‌پذیر نبوده است.
به علاوه زمین تنها سیاره منظومه شمسی به شمار می‌رود که سطح اکسیژن قابل توجهی دارد. بنابراین در حالی که سیاره‌ها در کیهان بسیار زیادند، اما مواردی که احتراق در آن‌ها امکان‌پذیر باشد احتمالا نادر هستتد. اگر تمدن‌ها برای ظهور به آتش نیاز دارند، اکسیژن اتمسفر می‌تواند یک گلوگاه باشد.
الزامات یک سیاره برای داشتن اتمسفر غنی از اکسیژن
این گلوگاه کانون مطالعه اخیر است که به الزامات یک سیاره برای داشتن اتمسفر غنی از اکسیژن می‌پردازد. تنها دو راه اصلی برای ایجاد اکسیژن آزاد در جو وجود دارد:
- اولین مورد منشا زیستی است که موجودات زنده از طریق فتوسنتز اکسیژن تولید می‌کنند.
- دومین مورد یک فرآیند غیر زیستی است که در آن بخار آب در اتمسفر فوقانی توسط نور فرابنفش به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌شود.
این مطالعه نشان می‌دهد که سازوکار غالب به اندازه و دمای یک سیاره بستگی دارد. در دمای زمین، اکسیژن آزاد به موجودات زنده نیاز دارد، اما اگر سیاره خیلی کوچک باشد، نمی‌تواند جوی مناسب حیات داشته باشد. همچنین اگر خیلی بزرگ باشد، جو آن تحت تسلط هیدروژن و هلیوم است که جانداران نمی‌توانند اکسیژن کافی برای شکستن آستانه ۱۸ درصد تولید کنند. بنابراین ساکنان یک ابرزمین با دمای زمین احتمالا نمی‌توانند شعله‌های آتش داشته باشند.
برای سیاره‌های داغ‌تر، سازوکار غیر زیستی غالب است، اما تنها در صورتی که سیاره بزرگ‌تر از زمین باشد. سیاره‌های داغ کوچک بخار آب غلیظ کافی برای تولید اکسیژن زیادی ندارند. زهره مثال خوبی برای این موضوع به شمار می‌رود؛ سیاره زهره برای اکسیژن زیستی خیلی گرم است و برای اکسیژن غیر زیستی به اندازه کافی بزرگ نیست.
این بدان معناست که اگر ابرزمین‌هایی را با اتمسفر غنی از اکسیژن پیدا کنیم، اکسیژن آن‌ها احتمالا به شکل غیر زیستی به وجود آمده است. این احتمال وجود دارد که موجودات زنده از این اکسیژن استفاده کنند.