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氧气是人类和动物们得以繁衍生息的重要物质，可在地球的上古时期氧气是极其稀薄的，那时地球地表非常寒冷，一片荒芜。 在距今5.8亿—5.2亿年之间，地球的氧气猛然暴增，好像有一种神秘的力量在急剧地把地球含氧量增高。它究竟是什么？又是如何快速制造的呢？  来自中国南京地质科学院朱茂炎和英国合作团队，历经数年，对距今5.8-5.2亿年间的地质层中的碳同位素作了详细地研究和对比，提出了一个全新的地球环境系统模型，对这一氧气猛增的原因提出了新的证据。  他解释道：“富含硫酸盐的蒸发岩是一种氧化剂，可以氧化海水中的有机物，通过硫酸盐的还原菌氧化海水中的有机质，形成了我们今天所发现的黄铁矿石，导致海洋中的有机碳含量快速减少。”随着海洋有机碳的氧化，大量的二氧化碳排放到大气中，加剧了大气的温室效应，也使得地表的风化速度加快，蒸发岩在高温下向海洋的输入量加大，海水中的有机碳进一步被氧化，使大气和海洋中的含氧量迅速增高。  从混浊缺氧的大气环境到变得清澈富氧的蓝天白云，前寒武纪的地球就像化茧成蝶般开始充满生机。这一研究成果对于改造火星环境也具有重大作用，甚至金星降温允许液体水存在后也可以使用。硫酸盐在金星上最不缺，推动小行星撞击补水，然后放入还原菌，速度将会大大加快。 那么氧气为什么不一直增加，是动物为了适应氧气浓度而一步步爬楼梯一样进化到今天这个样子，还是氧气浓度有其它因素使其不再增加，正好达到这个平衡点？ 在地球随后十几亿年里，氧气并没有增加多少，而是达到了一个平衡21%，那时的海洋已经全部氧化，前寒武纪海洋中的厌氧细菌、蓝藻等微生物靠光合作用生存，死后变成有机质，不断积累，这种有机质是有限的，积累速度和氧化速度之间已经达到了一个平衡。地球上的动物是适氧而生，是大自然的选择结果。  氧气的猛增期前，还有过一次小的氧增事件，大约在地球形成后的20亿年后，距今24亿左右，发生了第一次氧气增加的现象，此时的氧气是低等藻类制造的，但很快被大气中还原性气体所消耗掉了。通过地质层中的氧化物可以检测出来，水中的有机质不断地消耗氧气，导致海洋缺氧，水质混浊。  这个研究成果与寒武纪生命大爆发时期非常符合，不仅验证了前寒武纪海洋中存在着巨大有机碳库，也解释了有机碳库的变化是导致前寒武纪末期地球上发生的几次大规模冰川期的原因。这与生命大爆发也存在着一定的联系，但无法进一步解释造成生命大爆发的原因，生命的爆发是依托基因和变异为基础的，氧气只是加快生命进程的其中因素之一。  如果海洋中巨大的有机碳库不被氧化，大气中的二氧化碳就会越来越低，气候就会越来越寒冷，变成冰冻星球。得益于有机碳库的氧化，向大气排放了大量的二氧化碳，使地球变得宜居起来，它作为气候的调节作用也变弱了，寒武纪之后的漫长岁月里再也没有发生过“雪地地球”那样的极端气候。相反，我们正在过多排放二氧化碳，使地球气温慢慢升高，到了失控的边缘。 |
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