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Nature:新研究将地球氧气存在时间提早数亿年

近日,一个国际研究团队在最新一期英国《自然》杂志上报告说,约 30 亿年前,地球大气中的氧气就已经大量存在,这比此前科学界普遍认为的时间提早了数亿年。这项重要科学发现一旦被确认,将开启关于地球大气、古代生命形成、有机生物进化等科学问题的新一轮讨论。

一般认为,地球大气中的氧气来源于光合作用。目前约占大气 21% 的氧气并不是在地球 45 亿年的历史长河中逐渐累积的,地球诞生后最初 20 亿年间氧气几乎不存在。地球大气第一次氧含量剧增可能发生在距今约 24.8 亿至 23.2 亿年前的“大氧化”,通常认为是蓝藻光合作用造成的。近年来对古代岩石沉积物进行的研究显示,大气中氧气的瞬时存在或可追溯到 26 亿至 27 亿年前。

Nature:新研究将地球氧气存在时间提早数亿年

在这项最新研究中,研究人员将采自南非地下约 1000 米的大约 30 亿年历史的岩石样本作为研究对象,利用高度灵敏的测量技术对岩石样本中铬的两种同位素——铬 52 和铬 53 含量进行了分析。

在今天大气含氧量较高的情况下,陆地岩石中铬 52 的含量远高于铬 53。因为有氧气存在的环境下,铬 53 容易失去电子被氧化,而氧化的铬 53 可溶于水,会被河水带入海洋而存在于海洋沉积物中,而陆地岩石中的含量则损耗。

研究人员发现,南非古代陆地岩石样本中铬 52 含量丰富,铬 53 含量较低,而附近的古代海洋沉积物中则含有大量铬 53 ,这种分布比例与今天的情况相似。

研究人员还通过数据模型估算了距今约 30 亿年前地球大气中的氧气含量。他们认为,在“大氧化”前数亿年,地球大气中的氧气含量就已达到可观水平。

原文检索:

Sean A. Crowe, Lasse N. Døssing, Nicolas J. Beukes, Michael Bau, Stephanus J. Kruger, Robert Frei & Donald E. Canfield. Atmospheric oxygenation three billion years ago. Nature, 26 September 2013; doi:10.1038/nature12426

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