http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-12-20
“生命大爆发”前 大气氧浓度不到现代数值的0.1％
在约24亿年前地球因“大氧化事件”出现了氧气，但直到约6亿年前动物才崛起于这个星球，为什么推迟了这么久？一项新研究显示，这是因为中间一段时期大气氧浓度又降到极低的水平，出现了所谓“沉闷的十几亿年”。
这项研究发表在新一期美国《科学》杂志上。参与研究的耶鲁大学博士后王相力说，他们分析了采集自中国、美国、加拿大和澳大利亚浅海沉积的富铁沉积物和页岩，这些岩石的年代从30亿年前持续到现在。在氧浓度较高的情况下，地球岩石中的部分铬同位素易被氧化并溶于水，流进海洋，造成岩石中的这部分铬同位素含量降低。因此研究不同历史时期的岩石铬同位素水平可反映相关年代的大气氧浓度。
此次研究表明，从“大氧化事件”到“生命大爆发”期间，大气氧浓度不到现代数值的0.1％，不足以支持动物出现。“生命大爆发”发生在5亿到6亿年前，几乎所有动物都在这一时期出现，但科学家至今不清楚其中的原因。
王相力说，过去科学界通常认为，地球大气氧浓度演化分为4个阶段：第一阶段是从约46亿年前地球形成到24亿年前，大气主要为无氧状态；第二阶段是24亿年前开始的“大氧化事件”时期，可能持续了2亿至3亿年，大气氧浓度激增至现代数值的1％；第三阶段是“大氧化”停歇到“生命大爆发”期间（约21亿年到6亿年前），大气氧浓度维持在现代数值1％的状态；第四阶段是指“生命大爆发”至今，大气氧浓度上升至现代数值并维持至今。
“我们的主要研究结论是上述第三阶段大气氧浓度比以往的认识要低很多，可能不到现代数值的0.1％。”王相力推测说，这期间地球可能沉积了大量有机物，其中深度埋藏的有机物因当时地壳剧烈变化而返回地面与氧气发生反应，消耗了大量氧气，这一状态持续了10多亿年。这可能是“大氧化事件”后大气氧浓度再次降低的原因。
“绝大多数动物的生存离不开较高浓度的氧气，因此我们这项研究解释了为什么动物没有在距今约21亿年开始的氧浓度演变第三阶段出现，而是推迟到约6亿年前才出现。”王相力解释。（林小春）
[中科网]