惊人事实，23亿年前地球氧气竟奥秘隐没？甲烷或成祸首罪魁

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回首23亿年氧气浓度颠簸，地球生命走到明天，竟花光整个运气
23亿年前，地球简直失去了整个的氧气
一项钻研将地球大气中氧气浓度的永远性回升相较于此前的估量推延了1亿年。


^明天的南极洲冰川。地球初期的增氧事情可能诱发了冰川期，届时地球的外表掩盖着少量如图所示的冰川。（图片来源：NASA/迈克尔·斯图林格）
如一项新的钻研所示，相较于过来预计中长一亿年的断续过程，使地球永远性的具有富含氧气的大气。
45亿年前，地球降生之际，大气层中简直没有氧气。但是，在24.3亿年前，变动产生了：氧气的含量先是回升，而后降落，伴有着气象的剧变——这其中包罗了或许已经使寰球掩盖在冰层之下的数个冰川期。在阿谁年代被闭锁于岩层中的化学印迹标明，23.2亿年前，氧气已经短暂地存在于地球大气之中。


但是，对距今23.2亿年前的那段时间的最新深化钻研探明，直至22.2亿年前，氧气的浓度依然像悠悠球那般颠簸，直到地球零碎达到一个永远的转机点。钻研的后果将迷信家们称为“大氧化”的事情所继续的时间延伸了一亿年，而且有可能证明大气富氧化与大型气象颠簸之间的分割。
“咱们才刚刚开始看到这项事情的繁杂性，”这项钻研的独特作者，来自加利福尼亚大学河滨分校的地舆学家安德瑞·贝克尔说。


如何不乱氧气浓度
在大氧化事情中发生的氧气来自于蓝细菌，一种可以经过光协作用出产能量的细菌。氧气是光协作用的次要副产品。终究，初期的蓝细菌发生了足以永久改动咱们这颗星球的容貌的少量氧气。
这场变动的痕迹被保存在海底堆积岩里。在没有氧气的大气层中，这些岩石将会带有特殊的硫同位素。（同位素：具有不同数量的中子的元素原子）当氧气泛起时，这些硫同位素将会隐没，由于发生它们的化学反映不克不及在含有氧气的环境下产生。


短暂以来，贝克尔和他的共事们都在钻研这些硫同位素信号泛起和隐没的状况。他们和其余的钻研者留意到，氧气浓度的回升和降落似乎与产生于距今25到22亿年前的三次寰球冰川期相干联。但是奇怪的是，第四次，也是那段时间中的最初一次冰川期并无与大气中氧气浓度的颠簸重合。
钻研者们对此感到困惑，贝克尔向《糊口迷信》（live science）杂志提到，“为何咱们阅历了四次冰川期，其中三次都能与大气氧气浓度关联并由此获取解释，但是它们中的第四次却显得如斯孤立？”
为了探访假相，他们钻研了来自南非的更年老的岩石。这些海底岩石来自于大氧化时期的前期，从第三次冰川期的末尾到距今大约22亿年。


^生物化学家西蒙·博尔顿（左一）正在向钻探所得的堆积岩岩芯喷水，以便选择将要钻研的样本。（图片来源：安德瑞·贝克尔/UCR）
他们发现，在第三次冰川期之后的大气层后来其实不含有氧气，尔后氧气的浓度回升，而后再次降落。氧气浓度于23.2亿年前再度回升——后来迷信家们以为那是大气永远富氧化的时间。但是，在更年老的岩石里，贝克尔和他的共事们再度探测到了氧气浓度的降落。这次升高与最初一次冰川重合，而这次冰川此前并无被与大气变动关联。
“在阿谁初期年代里，大气中的氧气非常不不乱，有时浓度回升到极高，有时下滑到极低程度，”贝克尔说，“这是咱们未曾预计到的——直到阅历了比来四五年[的钻研]之后。”


蓝细菌VS火山喷发
钻研人员们依然在寻觅这些颠簸面前的缘故，他们曾经有了一些眉目。一个首要的要素是甲烷，一种吸热才能比二氧化碳更高的温室气体。
时至今日，相较于二氧化碳，甲烷在寰球变暖中表演一个较为主要的角色。缘故在于甲烷会在大约十年以内与氧气反映而从大气中隐没，与此同时二氧化碳能保存上百年。但是，在大气中没有或简直没有氧气的状况下，甲烷能存留更久而且成为更首要的温室气体。
因此，氧化事情与气象变动的次第颇有多是：蓝细菌开始发生氧气，与过后大气中的甲烷反映，最初剩下二氧化碳。这些二氧化碳缺乏以填补甲烷留下的空缺，因此咱们的星球开始降温。冰川开始扩大，地球外表变得冰冷且被冰层掩盖。


将咱们的星球从永远的深度冰冻之中解救的，是冰川下的火山。火山流动将致使二氧化碳浓度剧增，变得足以使地球再次和煦。此时被冰层掩盖的陆地之中，氧气的发生会由于蓝细菌接纳到的阳光较少而后进一步。来自火山和微生物的甲烷开始在大气中累积，从而放慢了升温的步调。
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但是源于火山的二氧化碳还有一个次要的功用。当二氧化碳与雨水反映时，其发生的碳酸能比中性的纯雨水更快地溶解岩石。岩石的风化被放慢，把磷等养分物资更多地带进陆地中。距今20亿年前，这样的养分物资内流会使发生氧气的陆地蓝细菌达到出产顶峰，极大地减少大气中氧气的浓度，升高甲烷的浓度，由此开始新的循环。


终究，另外一场地舆剧变打断了氧化-冰川循环。这样的法则似乎终结于22亿年前，过后的岩石记载标明更多无机碳物资被埋葬，这象征着光合生物们糊口在它们的黄金年代。没有人知道是甚么促成为了这个转机点。贝克尔和他的共事们假定道，这段时间内的火山流动使少量养分物资流入陆地，为蓝细菌提供了所有生存所需的前提。在阿谁时间点上，贝克尔说道，氧气的浓度是如斯的高，足以使甲烷永世不得翻身，再也不能大范围地影响气象。来自火山流动和其余源头的二氧化碳，终究成了占领统治位置的温室气体，使咱们的星球放弃和煦。


世界各地有许多来自于同一时期的岩层构造，贝克尔说道，包罗西非、北美、巴西、俄罗斯与乌克兰在内。这些现代的岩石需求更多钻研，来暴-露初期氧化循环的进程，他表现道，尤为是为了了解这些颠簸如何影响咱们这颗星球上的生命。
BY:Stephanie Pappas
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