一个国际研究团队近日报告说，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。
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。
相关报告发表在最新一期英国《自然》杂志上。美国媒体评论说，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。（生物谷Bioon.com）
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Nature doi:10.1038/nature12426
Atmospheric oxygenation three billion years ago
Sean A. Crowe，Lasse N. Dssing，Nicolas J. Beukes，Michael Bau，Stephanus J. Kruger，Robert Frei & Donald E. Canfield
It is widely assumed that atmospheric oxygen concentrations remained persistently low (less than 105 times present levels) for about the first 2 billion years of Earth’s history1. The first long-term oxygenation of the atmosphere is thought to have taken place around 2.3 billion years ago， during the Great Oxidation Event2， 3. Geochemical indications of transient atmospheric oxygenation， however， date back to 2.6–2.7 billion years ago4， 5， 6. Here we examine the distribution of chromium isotopes and redox-sensitive metals in the approximately 3-billion-year-old Nsuze palaeosol and in the near-contemporaneous Ijzermyn iron formation from the Pongola Supergroup， South Africa. We find extensive mobilization of redox-sensitive elements through oxidative weathering. Furthermore， using our data we compute a best minimum estimate for atmospheric oxygen concentrations at that time of 3×104 times present levels. Overall， our findings suggest that there were appreciable levels of atmospheric oxygen about 3 billion years ago， more than 600 million years before the Great Oxidation Event and some 300–400 million years earlier than previous indications for Earth surface oxygenation.
