地球的富氧大气何时“定型”？学术资讯

研究人员认为，地球大气的含氧量是影响地球宜居性的最重要因素。

《自然》杂志当地时间3月29日报道，英国利兹大学领导的国际研究团队发现，地球富氧大气的“定型”时间远远晚于预期。这项新研究还为部分影响地球的极端气候事件提供了解释。

大气中首次明显出现氧气的时间可追溯到大约24.3亿年前，这标志着地球历史上非常重要的大氧化事件（Great Oxidation Event）拉开了序幕。虽然大氧化事件后的大气含氧量远不能与现在相提并论，但它极大地改变了地球表面的化学成分，并为地球随后的生物进化进程奠定了基础。

研究人员通过分析在南非出土的沉积岩石，认定早期大气氧化作用是短暂的——在很长一段时间之后，氧气才成为大气的永久性特征。

项目负责人、利兹大学地球与环境学院教授Simon Poulton说：“大氧化事件从根本上改变了地球环境和宜居性。科学家们曾认为，这种早期氧化作用的发生时间为24.3亿~23.2亿年前。然而，我们的研究表明，大气的氧化作用在大约2亿年的时间内，是高度不稳定的。永久性大气氧化作用的发生时间，比此前的认知晚1亿年左右。”

此外，Poulton教授等人还指出，大气中氧浓度的波动与温室气体浓度存在直接关联。

论文作者、美国加州大学河滨分校教授Andrey Bekker说：“新发现有助于解释与大氧化事件同期发生的四次大规模冰川作用。其中，部分冰川事件很可能导致整个地球被冰雪覆盖了数百万年。我们获得的新数据显示，氧气含量的永久性上升，实际上发生在该时期的最后一次大冰期之后。富氧大气层的定型时间，曾对人类理解早期大气氧化作用与强烈的气候不稳定之间的关系，造成了巨大困扰。”

为了更精确地描述这段时期，研究人员将其重新命名为“大氧化期”（Great Oxidation Episode），它带来了之后15亿年的气候及环境稳定期。直到前寒武纪末期，氧气含量再次上升，气候发生波动，这种稳定状态才被打破。

论文作者、美国哈佛大学教授David Johnston说：“地球大气的氧气含量是影响地球宜居性的关键因素之一。揭示大气氧化的历史，让我们对氧气-动物进化的关系有了更深刻的认识。”Poulton教授补充：“如果人类不清楚富氧大气的定型时间，就无法理解大气氧化的前因后果。现在，我们找到了一块解谜的关键拼图。”

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编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：

https://phys.org/news/2021-03-extra-million-years-earth-permanent.html