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▲深海玄武岩中铁的氧化情况。
高浓度的氧气在物种形成和演化的过程中发挥了什么作用呢？最近，加利福尼亚大学的一项研究中，地球化学家提出的新的证据表明：高浓度的氧气并不是动物起源的关键。研究人员发现，在5亿4000万年前至4亿2000万年前，海洋中氧浓度逐渐增加，他们把这归因于大气中氧气含量的增加。而动物起源于7亿到8亿年前，这说明氧浓度的升高在动物起源之后。该研究在1月3日的《自然》杂志上在线发表。
在45亿年的地球历史上，想要跟踪氧气浓度的变化规律是很困难的。大多数科学家认为在开始的2亿年中，海洋和大气中几乎不含氧气。在2.5-2.3亿年前，大气中氧气含量首次增加。氧气增加所产生的地质作用是显而易见的：暴露在大气中的岩石突然开始变红，因为其中的铁与氧反应形成铁氧化物。地球科学家们估算，在这期间，大气中的氧气水平首次超过了今天氧气含量的0.001%，但对于深层的海洋来说，还是处于缺氧状态。
动物的出现与大气中氧气浓度的增加是否相关，解决这个争论的关键是确定大气氧含量上升到近现代水平的时间。Stolper 和Keller希望发现，何时大气中氧气浓度达到了现代的10-50%。他们的方法是研究海底火山喷发形成的玄武岩中的铁的氧化情况，如果没有氧气，来自于火山喷发的玄武岩中中的铁基本不会被氧化。Stolper说“我们的想法是研究这些玄武岩铁氧化状态，看看我们能不能找出铁开始氧化的时间，即深海开始含有大量溶解氧的时候”。
为此，他们收集了1000多份从古代海底玄武岩中获得的铁氧化状态的测量数据。他们发现，在大约5亿4000万到4亿2000万年前，即动物起源的数亿年之后，玄武岩中的铁发生显著氧化。Stolper说“我们的工作表明，大气中氧气水平的增加足以给深层海洋带来氧气，创造一个类似于今天看到的世界，但是氧气并不是动物出现的必要条件，海底玄武岩为研究亿万年前深海的地球化学状态提供了一个新的思路。”
科界原创
编译：小贝 审稿：阿淼 编辑：张梦
原文链接：https://phys.org
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