27億年前鎳大量減少導(dǎo)致地球氧氣濃度劇增

【字體：大 中 小】 2009-04-15 08:15:22   來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào)  

加拿大科學(xué)家通過(guò)對(duì)水成巖的分析顯示，27億年到25億年前，地球上鎳的數(shù)量大大減少，導(dǎo)致空氣中氧氣濃度大大增加，從而產(chǎn)生了所謂的“大氧化事件”，地球上的生物多樣性發(fā)生了爆炸性進(jìn)化。這是科學(xué)家首次揭開(kāi)大氧化事件的秘密，該項(xiàng)研究發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

目前，氧氣占地球大氣的21%，它是生命存活和延續(xù)的重要基礎(chǔ)。地球目前已存在了45億年，而在地球存在的前半期并沒(méi)有氧氣存在，氧只是以元素的狀態(tài)存在于水或巖石中。之后，氧氣才開(kāi)始出現(xiàn)在大氣和海洋中，但在大氣中的含量仍不足1%。大約27億年前，地球中的氧氣突然開(kāi)始聚集，這就是所謂的“大氧化事件”。

氧氣作為一個(gè)分子很容易引起化學(xué)反應(yīng)，除非它能持續(xù)不斷地產(chǎn)生，否則它就會(huì)慢慢消失?，F(xiàn)在，大氣中氧氣的濃度由植物的光合作用產(chǎn)生，光合作用將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能和氧氣。

第一個(gè)促進(jìn)光合作用的微生物是一種水生細(xì)菌，又叫藍(lán)綠藻。科學(xué)家認(rèn)為，在大約25億年前的大氧化事件發(fā)生之前，藍(lán)綠藻已經(jīng)在地球上生活了大約3億年，但它們產(chǎn)生的氧氣很快被產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)生的甲烷所破壞，產(chǎn)甲烷細(xì)菌能夠進(jìn)行無(wú)氧呼吸。科學(xué)家認(rèn)為，在早期大氣的幾億年內(nèi)，產(chǎn)生甲烷的微生物阻止了氧氣的聚集。

這些產(chǎn)甲烷細(xì)菌都生活在有水的地方，它們能夠在沼澤和水塘等缺氧環(huán)境下主要依靠鎳來(lái)生存，沒(méi)有豐富的鎳，這些產(chǎn)生甲烷氣體的酶就會(huì)受損。

加拿大艾伯特大學(xué)地球與大氣科學(xué)系地質(zhì)微生物研究室主任庫(kù)爾特·孔浩司對(duì)取自澳大利亞西部地下深處的一類(lèi)水成巖進(jìn)行了分析，水成巖能在其內(nèi)部保存巖石形成時(shí)發(fā)生的氧化和其他化學(xué)反應(yīng)的證據(jù)，這些水成巖能夠監(jiān)測(cè)38億年前海洋中鎳的含量?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在27億年前到25億年前之間———大氧化事件發(fā)生的時(shí)期，鎳的數(shù)量大大減少。

華盛頓卡內(nèi)基研究中心的多米尼克·帕皮諾稱，時(shí)機(jī)非常符合，鎳數(shù)量的減少削減了破壞氧氣的甲烷的產(chǎn)生，因此觸發(fā)了大氧化事件。

孔浩司團(tuán)隊(duì)也認(rèn)為，在此段時(shí)間內(nèi)，地殼變涼，火山噴發(fā)很少，因此火山爆發(fā)時(shí)噴入海洋中的鎳的數(shù)量大大減少，使一些產(chǎn)生甲烷的微生物慢慢消亡。

科學(xué)家最后指出，盡管大氧化事件沒(méi)有引起氧氣濃度的突然增加，達(dá)到我們目前大氣中的水平，但它確實(shí)讓氧氣不可逆轉(zhuǎn)地增加了。