早期地球层叠石产生氧气为什么无法进入大气层

更新时间：2019-02-13 14:29:20 291次访问

       在早期地球上，虽然能进行光合作用的蓝藻细菌能制造少量氧气，但海洋和大气层中并没有游离氧存在。游离的氧不与其他元素结合，例如氮和碳，而好氧菌等生物就像现在的人类一样必须依靠氧气才能生存。约30亿年前，小量游离的氧气开始出现在海洋里，接着在约24亿年前，大气中的氧气含量开始迅速增加。在两亿年的时间内，大气中游离氧的数量突然提高了一万倍左右，这段时期被称为大氧化事件，它彻底改变在地球表面发生的化学反应。

       不列颠哥伦比亚大学的地质学家 Matthijs Smit 和他在伯尔尼大学的同事 Klaus Mezger 教授深知大氧化事件还同时改变了大陆的组成，所以他们研究了从世界各地收集到48000多块火成岩和页岩的地球化学记录，试图从中寻找它们到数十亿年前的联系。

         Smit 说：“事实证明，当大陆的组成发生惊人的变化时，也是游离氧开始在海洋中聚集的时期。氧合正在等待适合的发生时机，或许只是在等大陆变成熟。”

       现代冰岛和法罗群岛的岩石为大氧化发生之前能在大陆上找到的岩石提供了样本——它们都富含镁，且二氧化硅含量很低。但是，过去的岩石中含有矿物橄榄石（Olivine），当它与水接触时会引发耗氧化学反应，将氧气锁住，这很可能是在早期地球上当蓝藻细菌产生氧气时的情况。

随着大陆地壳演化得越来越像今天的样子，橄榄石几乎全部消失，它所能引发的耗氧反应也全部停止，从而氧气得以大量积聚。一旦海洋的含氧量达到饱和，氧气就会流入大气层。

          Smit说：“这似乎就是我们所知道的多元化生命的起点。在这种变化发生之后，地球变得更加适宜居住，也更适合复杂生物的进化。但那需要一些触发机制，这种机制可能就是我们这次发现的。”

虽然我们仍不清楚大陆变化的原因，但Smit指出现代板块构造就始于那时，许多科研人员也试图在这些事件间建立理论联系。

       这并不完全是关于进化论或无生源说，而是通过发现复杂生物中最必要的物质是如何变得无所不在的。科学家可能已经为复杂的原始地球生命之方程式解开了其中一项。而这些宝贵的知识也可被应用于寻找外星系生命的研究上。已有科学家认为矮星 TRAPPIST-1 最里面的两颗行星可能含有大量的液态水。如果我们能辨别出氧气是否存在，可能就意味着我们就能推断出外星行星大陆的位置和组成，从而使德雷克公式*再缩小几个项？

       让我们拭目以待。