5亿多年前,海洋为何突然充满了氧气?古生物学家们找到答案

现代快报讯(记者 阿里亚)植物光合作用离不开二氧化碳,人类生活则离不开氧气。可是你知道吗?地球上的氧含量,并非一开始就这么高。科学家们发现,5亿多年前,大气和海洋中的氧含量达到现在的60%以上。而在此之前,氧含量只有现在的1%。

地球上的氧含量是突然陡增的?中科院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的中英合作团队找到了答案,相关成果近日发表在著名地球科学期刊《地球与行星科学通讯》上。

5亿多年前,海洋为何突然充满了氧气?古生物学家们找到答案

△研究团队成员

距今5亿多年前,氧气浓度突然暴增

氧气是一种无色无味的气体,在自然界分布广泛。人类的生存离不开氧气,我们虽然看不见也摸不着它,但是生活中处处都有它的身影。

“早期的地球极端缺氧,直到距今大约24亿年前后发生第一次大氧化事件。当时。大气中的氧气达到了现代大气氧含量的1%水平以上。”朱茂炎说,这次氧气突然增加,导致真核生物首次在地球上出现。

但奇怪的是,在随后长达十几亿年的时间内,大气中的氧含量一直没有明显增加。一直到距今5.8—5.2亿年前后发生第二次大氧化事件,大气中的氧含量才增加到现代大气氧含量的60%以上,以至于地球生命也因此开始变得繁荣起来。为何迟滞了近20亿年,氧气浓度突然激增?研究团队百思不得其解。

海洋是地球上最大的活跃碳库,科学家们认为,5亿多年前的海洋中曾存在过一个超大规模的有机碳库。

“你可以把这个海洋想象成一个巨大的沼泽,里面含有大量以细菌为主的有机质颗粒,水体混浊并缺氧。”朱茂炎介绍,该碳库超过现代大洋溶解有机碳库1000倍以上。这些有机质颗粒大量消耗海水中的氧气,从而导致了大洋的长期缺氧并阻止了大气氧化的进一步增加。

5亿多年前,海洋为何突然充满了氧气?古生物学家们找到答案

△沼泽

大规模造山运动,揭示早期海洋“吸氧”过程

研究团队的任务,就是证明巨大海洋溶解有机碳库存在。

“溶解有机碳库模型最早由美国麻省理工的Rothman于2003年提出的,该模型认为,5亿多年前的海洋中进行光合作用的微生物主要是原核生物。这些微生物死亡后的有机质颗粒细小、沉降速率慢,在海水中不断积累形成一个巨大溶解有机碳库。”由于这种细小有机质颗粒易于氧化降解,大量消耗海水中氧气,从而导致了海水的长期缺氧和大气氧化的增加。

朱茂炎告诉现代快报记者,由于早期的地球不可能提供足够的氧化剂来移除海洋中这一巨大的还原碳库,这一模型随后遭受到质疑。

直到2019年,研究团队提出,大规模造山运动可以导致原来海盆中形成的巨量蒸发盐矿物风化。“大约5亿多年前,陆地上发生了巨大的造山运动,形成了大量的硫酸盐。这些硫酸盐通过河流的搬运进入到海洋里。随后,它们跟海洋里的有机质颗粒发生了反应。这是一个增加氧气的过程,溶解有机碳库变小了,海洋随之氧化了。”

这一假说为溶解有机碳库模型面临的氧化剂来源这一挑战提供了解决方案。但是,该假说却缺乏具体的地质记录。

怎么办?研究团队奔赴湖北宜昌寻找证据。在这里,他们开展了详细的碳、氧、硫、铀、锶等多同位素体系分析。

5亿多年前,海洋为何突然充满了氧气?古生物学家们找到答案

△湖北宜昌南沱村埃迪卡拉纪陡山沱组剖面的碳、硫、铀、锶同位素变化

5亿多年前,海洋为何突然充满了氧气?古生物学家们找到答案

△湖北宜昌相关地层剖面

对现代全球气候变化有重要启示意义

“研究结果支持了我们2019年提出的假说,即造山运动导致大量氧化剂进入到海洋里,并进一步导致早期海洋氧化。同时,为溶解有机碳库的存在是早期海洋彻底氧化的关键原因提供了直接证据。”朱茂炎说,这为地球大型复杂多细胞生命的快速演化奠定了基本条件。

5亿多年前,海洋为何突然充满了氧气?古生物学家们找到答案

△早期海洋

朱茂炎表示,这项研究对分析现代全球气候变化也有重要启示意义。“大气氧化之后,复杂动物大量出现,导致海洋有机碳库越来越小。海洋里的碳库一旦被吸收了,大气中的碳库就会减少,地球就会降温。反之,海洋里的碳库一旦释放到大气中,地球就升温了。我们一定要追踪大气和海洋碳库之间是怎么转换的。”

海洋中的溶解有机碳库究竟有多大?它的威力能持续多久?全球变暖是否与此有关?……朱茂炎告诉现代快报记者,为了回答以上问题,古生物学家们正在开展相关研究。

(中科院南京地质古生物研究所供图)

声明:本网页内容旨在传播知识,若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。E-MAIL:dandanxi6@qq.com

(0)
上一篇 2023年 10月 16日 上午11:50
下一篇 2023年 10月 16日 下午12:00

相关推荐

  • 3招分辨牛油果成熟程度,牛油果过度成熟给宝宝吃

    虽然你可能不喜欢牛油果的味道,但这并不妨碍牛油果在中国越来越受欢迎。 牛油果是一种营养价值很高的水果,含多种维生素、丰富的脂肪酸和蛋白质和高含量的钠、钾、镁、钙等元素,营养价值可与…

    2023年 3月 11日
  • 大闸蟹怎么样保存才能保鲜

    秋冬正试吃蟹时,大闸蟹的味道非常的美味,尤其是蟹黄,很香,而且大闸蟹的营养价值也特别的高,那么大闸蟹怎么保存不会死呢? 大闸蟹味道鲜美,肉嫩多汁,营养含量也很丰富,许多人都爱吃,现…

    2023年 7月 18日
  • 白色菜花和绿色菜花的区别

    菜花,又叫花菜、椰菜花、花甘蓝、洋花菜、球花甘蓝等。作为十字花科植物,菜花拥有十字花科植物中特有的次生代谢产物——硫代葡萄糖苷,降解后形成异硫氰酸酯类化合物,并含有丰富的酚类,这些…

    生活知识 2022年 12月 23日
  • 建筑灭火器的正确使用方法

    建筑灭火器配置及使用方法 灭火器是扑救初起火灾的重要消防器材,轻便灵活,可移动,稍经训练即可掌握其操作使用方法。是在全国普遍使用的灭火器材中比较理想的灭火工具。 1、水型灭火器。主…

    生活知识 2023年 6月 2日
  • 欧洲脖子上的装饰品是什么(法式装饰饰品)

    本文南儿小妖原创首发头条,谢绝抄袭。 脖子上的时尚装饰,属于穿衣搭配的配饰范畴,也就是Neck pieces,英语翻译为颈部装饰件。在当今现代的生活中,男女穿衣搭配中这是属于较少考…

    2023年 1月 21日
  • 海绵宝宝是什么海绵品种

    不得不说,扒动漫原型是我终生的爱好! 之前还扒过《火影忍者》追剧十六年,难道我就认识了这群蛤蟆? 还有《白蛇·缘起》人间多的是长了两只脚的恶人,长了条尾巴又怎么样! 今天来扒海绵宝…

    2023年 8月 12日
  • 进口环氧树脂胶如何溶解

    环氧树脂胶如何加温溶解 胶粘剂在工业生产中起着重要的作用,而环氧树脂胶作为一种常用的胶粘剂,具有优异的性能和广泛的应用领域。然而,在使用环氧树脂胶时,有时会遇到需要加温溶解的情况。…

    生活知识 2023年 11月 4日
  • 双面胶的去除方法,双面胶去除小妙招

    方法一 可以使用加热的方式让双面胶的黏胶软化:用吹风机吹一下使黏胶软化,当双面胶的黏著力变弱,就可以较轻易的清除。如果还有一点小痕迹,就用清除指甲油的去光水来擦拭。 方法二 风油精…

    2023年 3月 6日
  • 南方航空经济舱和明珠经济舱有什么区别

    一、序 好久没有更新这个系列了,继续更新下吧,小众系列,纯属分享,本人也是入门级,所以写的不好的各位大佬请见谅。经常在中国南方航空公司购买机票的小伙伴应该有注意到,有的时候南方航空…

    2023年 9月 19日
  • 日本泡温泉需要注意什么,去日本泡温泉需要注意什么

    日本人喜欢泡澡也算一绝了,不仅到外面泡澡泡温泉,而且在家里无论大小,肯定会准备个浴缸,就算洗手间就剩下一点点地方。 话说日本的温泉旅馆应该是全世界数一数二的了,大大小小的温泉旅馆,…

    2023年 7月 4日