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生产氧气的石头

2020-03-25柳静

知识窗 2020年2期
关键词:氧化剂距今大气

柳静

一望无垠的太平洋碧波荡漾,骄阳当照万里晴空。一艘邮轮在波光粼粼的大海上悠悠然地驶向远方,海鸥在轮船四周欢快地飞舞,游客们在甲板上愉悦地自行拍照,尽情呼吸着来自太平洋上空的新鲜空气,好一派美好的景象!如果此时有人告诉你,你这条朝气蓬勃的生命所依靠的氧气是由海下的石头造出来的,你是否会大跌眼镜?

虽然你摸不着头脑,但这是不争的事实。据研究表明,远古时期的地球曾极度缺氧,空气中的氧分子还不到现在大气氧含量的0.001%,是一个不折不扣的生命禁区,更是一个毫无生机的星球。

那么,现代空气中充足的氧气是怎么形成的呢?原来,占据现代大气含量21%的氧气,都是经过一系列增氧事件慢慢积累起来的。地球上比较显著的增氧事件发生在距今5.8亿年~5.2亿年前后,地球早期大气和海洋中的氧气含量发生了快速增加,而这要归功于一种特殊的石头——蒸发岩。

2019年9月2日,中国和英国的科学家在《自然-地球科学》中发表论文,认为地表大规模的造山运动将大量蒸发岩输入海洋,蒸发岩作为大洋的氧化剂,使得寒武纪大爆发之前普遍缺氧的大洋深部得以氧化,快速增加了大气和海洋中的氧气含量,为该时期地球大型复杂多细胞生命的快速演化奠定了基本条件。

那么,蒸发岩是从哪里来的呢?为什么它能制造氧气呢?科学家对距今5.8亿年~5.2亿年前后的地质层和生命演化做了进一步观察和研究,同时对地层中的碳同位素进行了对比分析,提出了一个新的地球系统模型,对这一时期地球氧气迅速增加的原因给出了新的见解。他们认为,距今5.7亿年前后,地球上的主要大陆通过拼合形成了一个冈瓦纳超大陆和位于超大陆内部的超级中央造山带,将距今8亿年前后大量沉积的蒸发岩矿物风化剥蚀后输入海洋。富含硫酸盐的蒸发岩是一种氧化剂,可以通过硫酸盐还原菌对海水中的有机质进行氧化,形成黄铁矿,导致当时海洋中有機碳库快速减少。海洋中有机碳的快速氧化,向大气排放了大量二氧化碳,导致大气升温,加强了陆地风化作用和蒸发岩向海洋的输入量,海洋中有机碳库进一步被氧化,形成了海洋氧化的正反馈作用机制,使得大气和海洋中的氧气快速增加,为大型复杂多细胞生命的快速演化提供了条件。

如今,地球上的我们拥有如此丰富多彩的生活,这都要归功于这些奇特的石头。

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