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。

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