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Mar. 21 2022

科學家提出產生地球氧氣的新機制

  • 圖說  科學家提出一種新的機制-氧氣首先是在大氣中蓄積。

    圖說 科學家提出一種新的機制-氧氣首先是在大氣中蓄積。

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在地球歷史的最初 20 億年中,空氣中幾乎沒有氧氣。雖然一些微生物在這一時期的後半段進行了光合作用,但氧氣聚積的量還沒有達到足以影響全球生物圈的水平。

但大約在23億年前,這種穩定的低氧平衡發生了變化,氧氣開始在大氣中聚積,最終達到了現今維持生命的水平。這種快速注入被稱為大氧化事件 (Great Oxidation Event,GOE)。是什麼觸發了這一事件,並改變了地球低氧的環境,仍是科學上的最大謎團。

在地球的歷史上,似乎有過兩次巨變,從低氧穩定態到高氧穩定態,一次在古元古代(Paleoproterozoic),一次在新元古代(Neoproterozoic)。麻省理工學院科學家提出的新假設認為,由於某些海洋中微生物和沉積物中的礦物質之間的相互作用,這些相互作用有助於防止氧氣被消耗,並引發了一個自我放大的過程,使得越來越多的氧氣被釋出到大氣中,氧氣最終開始在大氣中聚積。

他們的研究發表在《自然通訊》(Nature Communications)期刊上,利用數學和演化分析闡述了他們的假設,表明在GOE之前確實存在微生物,並演化出了研究人員提出的與沈積物相互作用的能力。

麻省理工學院地球大氣和行星科學系教授 Daniel Rothman 說:地球歷史上最重要的生物地球化學循環,可能是大氣中的氧化作用。研究團隊展示了產生部分氧化有機物質(partially oxidize organic matter,POOM)的微生物、礦物質和地球化學環境的相互作用是如何反應以增加大氣中的氧氣。

 

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資料來源:phys.org

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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