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?地球演化史又被改寫了

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-01-26 13:51  瀏覽次數:0
摘 要:新近發表在《科學進展》上的研究,有可能改寫已知的地球演化史。之前有研究發現,在23億年前地球的大氧化事件之前,氧氣就已存在
     新近發表在《科學進展》上的研究,有可能改寫已知的地球演化史。之前有研究發現,在23億年前地球的大氧化事件之前,“氧氣”就已存在,但最新結果指出,那些證據可能是在更晚的時間點引入的化學特征。
 
  達特茅斯大學地球科學助理教授、該研究的第一作者莎拉·斯洛茨尼克 說:“科學界需要批判性地重新評估其對地球前半段歷史的理解。” .該研究指出,最初確定表明地球歷史早期大氣中含氧量的化學數據可能是由數億年后的事件引入的。
 
  作為研究的一部分,額外分析再次證實,在 23 億年前,大氣層的含氧量極低。“我們使用新工具來研究微量氧氣信號的起源,”密歇根大學地球與環境科學助理教授、該研究的合著者Jena Johnson, “我們發現,沉積物沉積在海底后發生的一系列變化可能是造成氧氣化學證據的原因。”
 
  幾十年來,科學家們一直在爭論地球大氣中何時首次達到可測量的氧氣水平。大氧化事件說是在上個世紀發展起來的,認為在20億年前氧氣水平開始增加,為復雜細胞、動物以及最終人類的崛起鋪平了道路。
 
  然而,最近對與氧氣相關的化學信號的研究表明,氧氣在更早期就已短暫出現,那類痕跡被稱為氧氣“氣味”。
 
  2007 年,兩項平行研究根據 25 億年歷史的麥克雷山頁巖的樣本發現了氧氣氣味的證據,這是美國宇航局天體生物學鉆探計劃在西澳大利亞收集的 2004 年鉆探核心的一部分。
 
  加州理工學院地球生物學教授、東京工業大學地球生命科學研究所成員、這項新研究的合著者約瑟夫·基什文克說:“當十年前的結果出來時,它們令人震驚。這些發現似乎與來自其他地質指標的大量證據相矛盾,這些證據反對在大氧化事件之前存在游離氧。”
 
  2007 年的研究基于鉬和硫的氧化和還原證據,這兩種元素被廣泛用于檢驗大氣中氧的存在,因為它無法在巖石中直接測量。這些發現提出了關于地球生命早期進化的基本問題。
 
  一些研究小組對早期氧氣進行了觀察,以支持早期的發現,即微型藍藻——光合作用的早期創新者——將氧氣泵入古代大氣中,但地球的其他過程將氧氣保持在低水平。
 
  2007 年的研究,包括它們對生命起源及其進化的影響,已被廣泛接受,并成為過去 14 年來一系列其他研究論文的基礎。
 
  這項新研究可以追溯到 2009 年,當時由加州理工學院領導的團隊開始努力進行額外的分析。該團隊中的一些人后來搬到了其他機構,花了十多年時間來收集和分析數據,現在發表的第一項研究直接駁斥了早期氧氣的發現。
 
  “這么古老的巖石講述了一個復雜的故事,它超越了泥漿沉積時的世界,”加州理工學院地球生物學教授、該研究的合著者伍德沃德·費舍爾說。“這些樣本還包含在沉積很久之后形成的礦物,當時古代環境信號與較年輕的環境信號混合,混淆了對古代地球條件的解釋。”
 
  2007 年的研究論文在地球完全氧化之前發現了氧氣的氣味,使用了大量分析技術,對來自整個麥克雷山頁巖的粉末樣品進行地球化學評估。新研究沒有對粉末進行化學分析,而是使用一系列高分辨率技術檢查了巖石標本。
 
  在這項新研究中,研究小組在平板光學掃描儀上記錄了 2004 年鉆芯的圖像。根據觀察結果,他們隨后收集了薄樣本以進行進一步分析。包括基于同步加速器的 X 射線熒光光譜,使團隊對樣品的地質和化學以及已識別過程的相對時間有了更多的了解。
 
  根據研究論文:“我們的集中觀察表明,大量化學數據集指向沉積后事件中產生的氧氣氣味。”
 
  麥克雷山頁巖是由有機碳和火山灰形成的。研究表明,鉬來自火山,隨后在之前被描述為氣味區間的過程中被濃縮。在將這些沉積物變成巖石的一系列化學和物理變化過程中,壓裂過程為幾種不同的流體創造了通道,以至于在巖石形成數億年后攜帶氧化信號的假象。
 
  如果鉬不是來自陸地巖石的氧基風化和海洋中的濃縮,則它的存在不支持早期大氣氧的發現。通過使用與的第一項研究完全不同的方法,新研究還對使用同類技術的“散裝”研究提出了質疑。
 
  “新的高分辨率數據清楚地表明,在所有古代記錄中都必須仔細考慮化學信號的沉積背景。”約翰遜說。
 
  除了為在麥克雷山頁巖中發現的氧氣代用物提供另一種解釋外,該團隊還證實大氧化事件之前的大氣氧氣水平非常低。
 
  這些發現對藍藻的早期存在提出了質疑,反而支持了其他假說,即產氧光合作用僅在大氧化事件發生前不久才得以進化。
 
  大概意思是這樣,地質沉積層,越往下年代越久遠。以前在GOE下面的層里發現了氧化反應的證據。但現在通過樣本的物理分析,發現沉積層的裂縫,可以讓氧滲入到更下面的地質層里,就導致看起來氧氣出現的時間提前了。
 
 
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