第一縷氧氣

簡介

地球上第一縷氧氣是何時出現的

在植物發現光合作用的力量之前，單細胞生物靠化學物質而不是陽光生存，它們燃燒氫、甲烷、硫黃和其他美味可口的化合物。這些“厭氧生物”的生存不需要氧氣，當被稱作藍細菌的藍綠海藻進化出光合作用、開始釋放氧氣時，這些“厭氧生物”就中毒了，但藍細菌生存下來了。

岩石中的氧含量於25億年前開始突然增加———這次增加被稱作“大氧化事件”。長期以來，這種氧含量的劇增被視為藍細菌進化出光合作用的證據。但今天在《自然-地學》雜誌上刊登的研究提供了大量數據，顯示最早的好氧生物在大氧化事件之前很久就出現了。

很多研究人員21世紀認為，地球上第一批光合作用生物生活在距今30億年前。

在這項新研究中，耶魯大學地球化學家諾厄·普拉納夫斯基及其同事分析了南非一些有29.5億年歷史的岩石中鉬的含量。這些岩石位於海岸邊一處淺海的水下。鉬可作為光合作用的標誌。普拉納夫斯基表示，鉬同位素可用於追蹤錳的氧化，該反應需要高濃度的氧氣。這些岩石中的化學痕跡顯示，藍細菌在海洋表面的水中製造了氧氣。

在2013年另一項對南非岩石的研究中，科學家通過研究鉻同位素來估算30億年前大氣中的氧氣含量。該研究刊登在2013年9月26日出版的《自然》周刊上，研究結果顯示，當時的大氣氧含量比非生物化學反應所能解釋的高10萬倍。

普拉納夫斯基說：“這兩個研究是互補的。我們提供了獨立證據證明藍細菌的存在。我們跟蹤的是海洋表面的反應過程，他們跟蹤的是陸地上的反應過程。”

不過，加利福尼亞地理生物學家伍德沃德·費希爾表示，追蹤金屬元素的技術需要進一步確認。這兩種分析方法都只出現了10年左右，只在非常古老的岩石上進行過測驗。

新的爭論出現了：是微生物進行了我們這個星球的第一次呼吸，還是環境改變讓這個星球富含氧氣？

一些科學家認為，隨著大陸面積增加，地球本身在提高氧氣含量方面也起了作用。地殼侵蝕以及火山性質改變———大陸面積變大意味著發生更多位於陸地的火山噴發而非水下噴發，這會向大氣中釋放氣體。這些地質變化與藍細菌一起促使地球大氣出現更多氧氣。