科学家揭示了地球如何获取氧气的新线索

在地球的四年半的大部分时间里，地球都是荒芜且荒凉的。直到世界获得了氧气的覆盖，多细胞生命才真正得以发展。但是科学家仍在努力确切地了解我们的星球如何以及为什么得到了这种美丽的氧化气氛。

芝加哥大学地球物理科学的路易斯·块教授尼古拉斯·道帕斯(Nicolas Dauphas)说：“如果您考虑一下，这是我们地球一生中经历的最重要的变化，但我们仍不确定这是如何发生的。” “在回答这个问题上可以取得的任何进展都非常重要。”

在10月23日发表于《科学》杂志的一项新研究中，芝加哥大学的研究生安迪·赫德(Andy Heard)，道帕斯和他们的同事们采用了一种开创性的技术来发现有关海洋铁在地球大气层上升中的作用的新信息。这些发现揭示了有关地球历史的更多信息，甚至可以为寻找其他恒星系统中的宜居行星提供启示。

科学家们通过分析非常古老的岩石，精心打造了古代地球的时间表。这些岩石的化学组成会根据它们形成的条件而变化。

“有趣的是，在24亿年前发生的永久性大氧气事件之前，您会在时间表中看到这些诱人的少量氧气爆发的证据，看起来地球正在努力为这种大气层搭建舞台”，该论文的第一作者Heard说。“但是现有的方法不够精确，无法梳理我们所需的信息。”

这一切都令人困惑。

正如桥梁工程师和车主所知，如果周围有水，氧气和铁会生锈。希德说：“在早期，海洋中充满了铁，这可能吞噬了周围散布的任何游离氧。” 从理论上讲，铁锈的形成应消耗掉过量的氧气，而不会形成大气。

Heard和Dauphas想要尝试一种方法来解释尽管存在这个明显的问题，但氧气是如何积累的：他们知道海洋中的某些铁实际上与从火山喷出的硫结合形成黄铁矿(俗称傻瓜金)。该过程实际上将氧气释放到大气中。问题是这些过程中的哪些“胜出”。

为了对此进行测试，Heard使用了Dauphas起源实验室的最先进设施，开发了一种严格的新技术来测量铁同位素的微小变化，从而确定铁所走的路线。与爱丁堡大学的世界专家合作，他还必须充实对铁-黄铁矿途径的运作方式的更全面的了解。(“为了产生硫化物并进行这些实验，您需要了解同事，因为您使实验室闻起来像烂鸡蛋一样。”然后，科学家们使用该技术分析了2.6至23亿年历史的岩石澳大利亚和南非。

他们的分析表明，即使在本应将大量氧气塞入铁锈的海洋中，某些条件也可能促使形成足够的黄铁矿，使氧气逸出水面并可能形成大气。

道帕斯说：“这是一个复杂的问题，涉及许多运动部件，但我们已经能够解决其中的一部分。”

希德说：“在如此巨大的问题上取得的进展对社区确实有价值。” “特别是当我们开始寻找系外行星时，我们确实需要了解有关我们地球如何变得宜居的每个细节。”

当望远镜扫视其他行星的天空并发现数千颗行星时，科学家将需要缩小范围以进一步探索潜在生命。通过更多地了解地球变得宜居的方式，他们可以寻找其他行星上类似过程的证据。

希德说：“我想的方式是，在氧上升之前，地球是我们了解系外行星最好的实验室。”

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