美国趣味科学：地球上“第一缕”氧气何时出现

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在植物发现光合作用的力量之前，单细胞生物靠化学物质而不是阳光生存，它们燃烧氢、甲烷、硫黄和其他美味可口的化合物。这些“厌氧生物”的生存不需要氧气，当被称作蓝细菌的蓝绿海藻进化出光合作用、开始释放氧气时，这些“厌氧生物”就中毒了，但蓝细菌生存下来了。

　　岩石中的氧含量于25亿年前开始突然增加———这次增加被称作“大氧化事件”。长期以来，这种氧含量的剧增被视为蓝细菌进化出光合作用的证据。但今天在《自然-地学》杂志上刊登的研究提供了大量数据，显示最早的好氧生物在大氧化事件之前很久就出现了。

　　很多研究人员现在认为，地球上第一批光合作用生物生活在距今30亿年前。

　　在这项新研究中，耶鲁大学地球化学家诺厄·普拉纳夫斯基及其同事分析了南非一些有29.5亿年历史的岩石中钼的含量。这些岩石位于海岸边一处浅海的水下。钼可作为光合作用的标志。普拉纳夫斯基表示，钼同位素可用于追踪锰的氧化，该反应需要高浓度的氧气。这些岩石中的化学痕迹显示，蓝细菌在海洋表面的水中制造了氧气。

　　在最近另一项对南非岩石的研究中，科学家通过研究铬同位素来估算30亿年前大气中的氧气含量。该研究刊登在2013年9月26日出版的《自然》周刊上，研究结果显示，当时的大气氧含量比非生物化学反应所能解释的高10万倍。

　　普拉纳夫斯基说：“这两个研究是互补的。我们提供了独立证据证明蓝细菌的存在。我们跟踪的是海洋表面的反应过程，他们跟踪的是陆地上的反应过程。”

　　不过，加利福尼亚地理生物学家伍德沃德·费希尔表示，追踪金属元素的技术需要进一步确认。这两种分析方法都只出现了10年左右，只在非常古老的岩石上进行过测验。

　　新的争论出现了：是微生物进行了我们这个星球的第一次呼吸，还是环境改变让这个星球富含氧气？

　　一些科学家认为，随着大陆面积增加，地球本身在提高氧气含量方面也起了作用。地壳侵蚀以及火山性质改变———大陆面积变大意味着发生更多位于陆地的火山喷发而非水下喷发，这会向大气中释放气体。这些地质变化与蓝细菌一起促使地球大气出现更多氧气。

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