日本东京大学一个研究小组在最新一期英国在线期刊《自然—通讯》上发表论文说,地球大气中的氧气大量形成于约23亿年前,那时冰河期结束,地球逐渐变暖,光合成生物大量繁殖,最终形成含氧的大气。
现有学说认为,地球大气中的氧来源于生命的光合作用,目前约占大气20%的氧气并不是在地球46亿年的历史长河中逐渐增加的,而是在距今约24亿年前到20亿年前之间急剧增加的,在那之前氧气几乎不存在。但是,科学家们一直没有弄清氧气剧增的详细年代和增加的原因。
东京大学讲师关根康人率领的研究小组,2008年调查了加拿大安大略省距今约22亿年至24.5亿年前的海底地层,调查其中锇元素的浓度。
铂族元素锇存在于陆地的岩石中,当大气中氧气浓度高的时候,锇会转变为离子,从而易溶于水,再被河流带到海洋,沉积在海底的地层中。
调查结果显示,约23亿年前的大规模冰河期地层和此后的温暖期地层交界处,锇的浓度急剧上升。研究人员认为,这是由于冰河期后,地球变暖,冰块融化,地表的营养成分被带到海中,在海中进行光合作用的特殊细菌得以大量繁殖,从而使氧气爆发性增加。
研究小组还发现,光合作用导致氧气增加并非只有一次,约22亿年前,另一个冰河期结束的时候,又出现了氧气的爆发性增加。
关根康人表示:“气候变动与生命进化密切相关。如果能够弄清其中的机制,那么今后有望根据这个线索在太阳系外寻找第二个地球。”(生物谷 Bioon.com)
doi:10.1038/ncomms1507
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Osmium evidence for synchronicity between a rise in atmospheric oxygen and Palaeoproterozoic deglaciation
Yasuhito Sekine,Katsuhiko Suzuki, Ryoko Senda, Kosuke T. Goto,Eiichi Tajika,Ryuji Tada,Kazuhisa Goto, Shinji Yamamoto,Naohiko Ohkouchi, Nanako O. Ogawa & Teruyuki Maruoka
Early Palaeoproterozoic (2.5–2.0 billion years ago) was a critical phase in Earth's history, characterized by multiple severe glaciations and a rise in atmospheric O2 (the Great Oxidation Event). Although glaciations occurred at the time of O2 increase, the relationship between climatic and atmospheric transitions remains poorly understood. Here we report high concentrations of the redox-sensitive element Os with high initial 187Os/188Os values in a sandstone–siltstone interval that spans the transition from glacial diamictite to overlying carbonate in the Huronian Supergroup, Canada. Together with the results of Re, Mo and S analyses of the sediments, we suggest that immediately after the second Palaeoproterozoic glaciation, atmospheric O2 levels became sufficiently high to deliver radiogenic continental Os to shallow-marine environments, indicating the synchronicity of an episode of increasing O2 and deglaciation. This result supports the hypothesis that climatic recovery from the glaciations acted to accelerate the Great Oxidation Event.