“大氧化事件”是地球大气发生的最重大的一次改变，它使我们现在拥有了生命所必需的氧气。然而在这之前，早期地球大气中的氧气为什么会突然增多，一直是个未解之谜
众所周知，没有氧气，地球上就不会有生命存在。正是因为有了氧气，地球上的生物种类才不断丰富起来，小河虾、大恐龙等形态各异的物种不断涌现出来。
目前，氧气约占地球大气的21％，是生物有机体通过有氧呼吸把食物转化为能量的最佳方式。然而，大气中并非一直都含有丰富的氧气，它的成因让一代代的科学家们难以捉摸。
加拿大艾伯特大学的库尔特·康豪瑟尔(Kurt Konhauser)领导的一个科研小组通过研究，解释了27亿年前地球上出现单细胞生物时，早期大气中的氧气为什么会突然增多的原因。
他们认为，当“大氧化事件”发生时，除氧微生物开始消亡，产氧微生物占据了较大优势。而引发这一事件的导火索是一种被称之为镍的微量金属的减少，这促使了地球上氧气的迅速增多，生命开始慢慢形成。
在这项研究中，镍在氧气积聚中所起的重要作用是一个新发现。如果康豪瑟尔教授和他的同事的研究结论正确，那么这项研究不仅能解释生命出现爆发式进化的原因，而且还能解释地球本身的成因，因为氧气的侵蚀力对于岩石的雕蚀、河流的形成以及海岸线的刻划是至关重要的。
华盛顿卡内基海洋研究所的多米尼克·帕皮诺(Dominic Papineau)说：“‘大氧化事件’彻底改变了地表环境，最终使高级生命诞生。这是地球生命进化的一个重要转折点，而我们正在探索这一事件是如何发生的。”
据悉，在25亿年前出现“大氧化事件”时，第一种光合微生物“蓝绿”藻或称蓝细菌大约已经进化了3亿年。但是它们生成的氧气很快就被数量更多的产甲烷细菌生成的甲烷破坏掉。产甲烷细菌不需要氧气，可以继续生存下去。
产甲烷细菌一般生存在多水、缺氧的沼泽和湿地环境中，镍是维持它们生存的重要元素。如果缺少镍，对产甲烷细菌起关键影响的酶就会遭到严重破坏。
科学家们发现，通过对水成岩的分析，可以检测到38亿年前海洋中的镍含量。他们发现，27亿年～25亿年前，即“大氧化事件”开始时，镍的数量开始出现急剧下降。
帕皮诺说：“这两个时间段非常吻合。镍的减少为‘大氧化事件’创造了条件。通过我们对产甲烷细菌的了解，镍含量的下降会降低甲烷的生成。
他说：“以前没有人考虑过地球上的氧气增多与镍之间的联系。但是我们的研究说明，这个联系可能对地球环境和生命史产生了巨大影响。”
康豪瑟尔表示，发表在《自然》上的这项研究支持了一种科学论点：产甲烷细菌在数亿年间，一直阻止早期地球大气中氧气的积聚。
科学家认为，由于这一时期地壳降温导致镍含量下降，这意味着通过火山爆发的形式进入海洋的镍含量微乎其微。
康豪瑟尔说：“通过对前寒武纪条带状含铁岩的观察，我们发现在大约25亿年前，镍的含量仅为之前的一半。不过我们需要弄清的是，镍的减少会让产甲烷细菌出现什么影响。我们的看法是这些微生物都消亡了。”
尽管“大氧化事件”没能把氧气含量提高到今天的水平，但是它确实使地球大气里的氧气显著增加，而且这种趋势一直在持续，从没被逆转过。
资料来源The Independent
责任编辑 绍 衡