大氧化事件

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大氧化事件(Great Oxygenation Event, GOE),是指约26亿年前,大气中的游离含量突然增加的事件。这一事件的具体原因尚不得知,目前只有若干种假说能加以解释。有说法认为,是由于海藻类植物进行光合作用,使得地球上的氧气迅速增加,而破坏氧气的甲烷细菌所依赖的元素的数量急剧减少,使得大气中的含氧量大量增加,所以称为“大气氧化事件”。大氧化事件使得地球上矿物的成分发生了变化,也使得日后动物的出现成为了可能。
2019年9月2日,中英科学家发表论文,还原5亿多年前“地球大氧化”事件始末。 [1] 
  • TA说
植物和蓝藻释放出氧气,维持地球生命呼吸,因此有“地球之肺”的说法。然而,植物和蓝藻过度生长,氧气浓度过高,也会对环境造成破坏,给地球生命带来灾难。...详情
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内容来自
中文名
大氧化事件
外文名
Great Oxygenation Event
发生时间
约26亿年前
事件结果
大气中的含氧量大量增加

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大氧化事件介绍

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2013年1月8日,化学网报道的一条消息称:“一项研究提出,海洋表面充氧可能早于23.2亿年前的‘大氧化事件’,当时游离氧被认为首次出现在了地球大气中。科研人员研究了变成化石固醇——这是一类制造过程需要氧的有机化合物,其中一些估计比大氧化事件早至多3亿年”。 [2] 

大氧化事件成因研究

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2006年研究成果
地球早期海洋表面充氧可能早于23.2亿年前的“大氧化事件”
2006年,加拿大王后大学的考古学家盖伊·纳波恩等人对北极冰层和北冰洋底部进行研究后发现,在这里分布着大量史前生物的沉积物。通过使用放射性碳测定法对它们进行鉴定,这些生物均出现在大气中的氧气快速积累后大约500万年。而这个时候是在距今大约5.6亿年前。由于地球大气中的氧气开始迅速积累,促进了多细胞生物的发展。
纳波恩认为,当最古老的沉积物开始在阿瓦隆半岛上聚积时,全球海洋中几乎没有或完全没有多余的氧气,而在那一段时期堆积的沉积物中根本没有动物化石。但在冰河世纪过去后不久,有证据表明,大气中的氧气含量急剧增加,当时的大气含氧量已经达到了现今氧气含量的15%,而这一时期的沉积物中就出现了与最古老的大型动物化石有关的证据。
而且,在2002年时,纳波恩和其研究小组在纽芬兰岛东南海岸的沙岩岩层之间发现了世界上最古老的复杂生物形态。这意味着地球上最早出现复杂生物的时间向前推移至575万年前,而那时,冰河世纪的厚厚“雪球”刚刚融化不久。在此之前,地球上的生物曾经经历了长达30亿年的单细胞进化过程。
2009年研究成果
2009年,加拿大阿尔伯塔大学的库尔特·康豪瑟尔研究小组发表研究结果称,得出“大氧化事件”的结论是源于两种物质的巧合,即镍和产甲烷细菌。
研究人员分析水成岩发现,38亿年前早期地球上海洋里的镍含量较高。但27亿年前到25亿年前,即“大氧化事件”开始的时候,镍的数量急剧下降。镍的减少为“大氧化事件”打下了坚实基础。因为,镍含量下降有效降低了甲烷生成。这就促使地球上的氧气迅速增多,生命慢慢形成。而27亿年前正是地球上出现单细胞生物的时候,也是早期大气里的氧气突然增多的时候。
所以,这种关系可以如此推理:镍减少→产甲烷细菌死亡→甲烷生成减少→氧气破坏减少→产生氧气的微生物增多→氧气大量产生(“大氧化事件”开始)→单细胞生物大量出现→生命从单细胞到多细胞发展→低级生物→高级生物。
同时,由于氧气的大量出现,对地球地形和地貌的变化也起到了促进作用。例如,氧气的腐蚀作用促成了对岩石的侵蚀,也造成了河流和塑造了海岸线。
2011年研究成果
2011年,利用一个火山排气模型,Gaillard等人发现,触发该事件的可能是在此之前发生的一个地壳形成阶段。他们提出,随着大陆的出现和火山越来越多地发生在地上而不是水下,岩浆挥发物在较低的压力下被排放出来,导致排出的气体被逐渐氧化。硫元素由以硫化氢(H2S)形式转化为以二氧化硫(SO2)形式释放,这种转化随后有可能促成了海洋硫酸盐的还原以及地球大气层的最终氧化。 [3] 
2013年研究成果
一项研究提出,海洋表面充氧可能早于23.2亿年前的“大氧化事件”,当时游离氧被认为首次出现在了地球大气中。科研人员研究了变成化石的固醇(这是一类制造过程需要氧的有机化合物),其中一些估计比大氧化事件早至多3亿年。
为了更好地确定这些史前固醇需要多少氧,Jacob Waldbauer及其同事对酿酒酵母进行了实验,这是一种常见的酵母,与被认为产生了如今变成化石的这些固醇的真核生物是远亲。研究人员发现,酵母在极低浓度的氧存在的条件下能产生固醇。这一结果再加上计算出的全球空气-海洋气体交换率,它们提示类似的生物可能在太古代后期的稍微有些氧的海洋表面水中制造固醇。太古代是38亿年前到25亿年前的时期。
研究人员提出,这些生物有可能广泛分布并且持续存在了很长时间,在最早的大气氧的地质证据出现之前很久就利用了光合作用产生的氧。研究人员指出,火山气体、有机物和溶解的可以捕捉这类氧,防止它在大气中积累。然而,在某个时候,这些地球化学缓冲器一定是没有起到作用,从而启动了大氧化事件。 [2] 
2019年研究成果
2019年9月2日,中英科学家发表论文,认为大约5.7亿年前,地球上的主要大陆拼合成一个冈瓦纳超级大陆和位于超级大陆内部的中央造山带。剧烈的地质活动将地表的大量硫酸盐剥蚀带入海洋。这些硫酸盐与海水中的微生物和有机质反应,使海洋含氧量增高。海水中的氧气又通过气体交换进入大气,致使当时海洋和大气含氧量都迅速增高。 [1] 
参考资料
词条标签:
文化