地球大氧化事件有新解！源于地球早期自转速度降低

潜水员在休伦湖中岛天坑中观察覆盖岩石的紫色、白色和绿色微生物菌落 图片源自：Phil Hartmeyer/NOAA

早期地球大气中氧气含量的增加，为动物生命的多样性发展铺平了道路。但是，地球大气是如何获得更多氧气的？哪些因素在影响着这种氧化过程的发生？目前地球科学研究还未对此作出有效解答。

近日，发表在《自然·地球科学》杂志上的一项研究表明，地球早期日长的增加（年轻行星的自转随着时间的推移逐渐减慢，白天时长变长）可能促进了光合蓝藻释放出更多的氧气，从而导致了地球大氧化事件的发生。

这一结论的灵感来自一项对现代微生物群落的研究，该微生物生存在休伦湖天坑底部、水面以下80英尺的极端条件下，可能类似于早期地球浅海中普遍存在的恶劣条件。中岛天坑的水富含硫而含氧量低，在那里繁衍生息的五颜六色的细菌被认为是数十亿年前的垫状菌落（曾覆盖在陆地和海底表面上的单细胞生物）的类似物。

研究人员将微生物垫带入实验室，模拟了地球自转速度逐渐减慢的过程。研究观察发现，在中岛天坑底部，白色的硫化菌和紫色的产氧蓝藻之间存在竞争关系，不停地争夺有利于生存发展的位置。例如，在早晨和傍晚时分，硫化菌会覆盖在紫色蓝藻上方，阻止它们接触阳光进行光合作用。但当阳光水平增加到一定程度时，硫化菌会回到蓝藻下方，使蓝藻开始产生氧气。即更长的日照时间使光合微生物产生了更多的氧气。

虽然地球现在每 24 小时自转一次，但在地球初期，白天的长度可能只有 6 小时。所以研究人员创新性地将地球氧化历史与其自转速率联系在一起，据此提出假设，地球自转的速度（代表地球昼长时间）可能对地球氧化的模式和时间产生了重要影响。

该研究结果可能有助于进一步清晰地解释地球的两次重大氧化事件的来龙去脉。

整理丨向桃

编辑丨朱珍、李嘉

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