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地球大气中的自由氧与行星地壳的变化有关

2019-07-22

地球大气中的自由氧与行星地壳的变化有关

当地球大约在46亿年前形成时,它的新生大气几乎不存在,主要由氢化合物组成,如甲烷,水蒸气和硫化氢,以及非常大量的二氧化碳。 对于所有动物物种生存的现今气氛中最重要的部分 - 氧气 - 直到大约24亿年前才以自由形式存在。

它现在几乎占了大气的21%,但是科学家仍然没有完全理解是什么原因导致氧气突然充满了大气层。

根据不列颠哥伦比亚大学的两位地质学家的研究,影响这一变化的一个重要因素是地壳的变化发生在自由氧气量增加10,000倍的同时。 (UBC)在加拿大。

在大约25亿年前的太古代永恒末期,蓝藻产生少量的自由氧作为光合作用的副产品。 但是在接下来的2亿年左右的时间里,所有需氧生物体所需的游离氧气量迅速从痕量上升到大气中的第二大(氮气后)成分,即所谓的大气氧化事件(GOE)。

“氧合等待发生。 它可能需要的只是大陆的成熟,“UBC的地质学家Matthijs Smit和发表了关于这个问题的论文的两位研究人员之一,周一在一份声明中说。

Smit和他的研究员Klaus Mezger研究了来自世界各地的48,000多页页岩和火成岩,每块岩石都追溯到数十亿年前,并密切关注它们的地球化学特征。

在GOE和大气氧化之前,最近形成的大陆的地壳主要由富含镁和低二氧化硅的岩石组成。 今天,这种大陆地壳仅在冰岛和法罗群岛等少数地方被发现。 当时岩石的一个重要组成部分是橄榄石,这种矿物是当今世界上少数绿色沙滩的主要成分。

在与水接触时,橄榄石经历化学反应,消耗氧气并将其与水锁定。 因此,研究人员认为蓝藻产生的所有早期氧气都经历了相同的反应,并且从未在大气中积累。 然而,随着大陆地壳变得像现在这样变得更富含二氧化硅,橄榄石含量减少,锁定游离氧的化学反应也减少了。 随着时间的推移,地球的海洋达到了氧气的饱和点,最终开始成为大气层的一部分。

Olivine 绿色沙子的特写镜头视图从Papakōlea海滩的在夏威夷。 沙子从橄榄石矿物中获得不同寻常的颜色。 照片:Tomintx / Wikimedia Commons

“我们知道这似乎是生活多样化的起点。 在改变之后,地球变得更加适合居住,适合复杂生活的演变,但这需要一些触发机制,这就是我们可能发现的,“Smit在 。

该于周一在线发表在“自然地球科学”杂志上。 科学家们当时还不知道是什么原因造成了大陆地壳的变化,但是认为现代板块构造与大约同时开始存在联系。


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责任编辑:潘瀛勹