地球氧气何处来?科学家提出新解释

地球历史最初20亿年,大气几乎没有氧气。虽然一些微生物在这时期后半段有光合作用,但氧气聚积的量还没有达到足以影响全球生物圈的水准。

但大约23亿年前,这种稳定的低氧平衡发生变化,氧气开始聚积,最终达到现在维持生命的水准。这种快速注入称为大氧化事件(Great Oxidation Event,GOE)。是什么触发事件并改变地球低氧环境,仍是科学最大谜团。

地球历史似乎有过两次巨变,从低氧稳定态到高氧稳定态,一次在古元古代(Paleoproterozoic),一次在新元古代(Neoproterozoic)。麻省理工学院科学家的新假设认为,由于某些海洋微生物和沉积物矿物质间的相互作用,这些相互作用有助防止氧气消耗,并引发自我放大的过程,使越来越多氧气发布到大气,氧气最终开始聚积。

研究发布于《Nature Communications》期刊,利用数学和演化分析阐述假设,表明GOE之前确实有微生物,并演化出研究人员提出与沉积物相互作用的能力。

麻省理工学院地球大气和行星科学系教授Daniel Rothman说:地球历史最重要的生物地球化学循环,可能是大气氧化作用。研究团队展示产生部分氧化有机物质(partially oxidize organic matter,POOM)微生物、矿物质和地球化学环境的相互作用如何反应以增加大气氧气。

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