地球早期，缺氧的海洋是如何被氧化的？圍繞這一古生物學(xué)界多年的難題，由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎研究員等組成的中英國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)2日晚發(fā)布研究成果，揭秘了早期海洋的“吸氧”過(guò)程。

　　已有研究表明，早期地球是極端缺氧的。為什么地球早期大氣和海洋的氧氣含量長(zhǎng)期保持在低水平，在距今5.8億—5.2億年前后卻發(fā)生了快速增加呢？

　　2日，中英兩國(guó)科學(xué)家在《自然-地球科學(xué)》(Nature Geoscience)發(fā)表論文，認(rèn)為大規(guī)模“造山運(yùn)動(dòng)”將大量蒸發(fā)巖輸入海洋，蒸發(fā)巖作為大洋的氧化劑，使得寒武紀(jì)大爆發(fā)之前普遍缺氧的深部大洋得以氧化，從而導(dǎo)致大氣和海洋中氧氣含量快速增加，為地球大型復(fù)雜多細(xì)胞生命的快速演化奠定了基本條件。

　　朱茂炎介紹，地球歷史上曾發(fā)生過(guò)2次大氣快速增氧事件，大氣中的氧氣才基本達(dá)到現(xiàn)代水平。第一次大氧化事件發(fā)生在距今大約24億年，大氣中的氧氣達(dá)到了現(xiàn)代大氣氧含量的1%水平。但隨后長(zhǎng)達(dá)十幾億年的時(shí)間內(nèi)大氣氧含量并沒(méi)有增加，甚至還低于第一次大氧化事件時(shí)期的水平，從而阻礙了多細(xì)胞真核生物的演化。

　　“直到距今5.8億—5.2億年前后，地球發(fā)生第二次大氧化事件，大氣中的氧含量增加到現(xiàn)代大氣氧含量的60%以上的水平，大洋也全部氧化，導(dǎo)致多細(xì)胞真核生物大輻射，以及動(dòng)物的快速起源和寒武紀(jì)大爆發(fā)。”朱茂炎說(shuō)。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)于前寒武紀(jì)海洋中的氧含量為什么長(zhǎng)期很低的問(wèn)題，學(xué)界充滿爭(zhēng)論。

　　本次研究中，朱茂炎等中英合作團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析9億年以來(lái)全球海水碳酸鹽的碳同位素演變過(guò)程發(fā)現(xiàn)，前寒武紀(jì)海洋中的有機(jī)碳庫(kù)在5.7億年之后明顯減少，表明這個(gè)時(shí)期深部海洋已經(jīng)開(kāi)始氧化。

　　因此，該研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)新的地球系統(tǒng)模型解釋了這一現(xiàn)象：5.7億年前后地球上的主要大陸通過(guò)拼合形成了一個(gè)岡瓦納超大陸和位于超大陸內(nèi)部的“超級(jí)中央造山帶”，將8億年前后大量沉積的蒸發(fā)巖礦物風(fēng)化剝蝕輸入海洋。

　　朱茂炎解釋稱(chēng)，富含硫酸鹽的蒸發(fā)巖是一種氧化劑，可以通過(guò)硫酸鹽還原菌對(duì)海水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行氧化，形成黃鐵礦埋藏在沉積物中，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)海洋中有機(jī)碳庫(kù)快速減少。

　　同時(shí)，海洋中有機(jī)碳的快速氧化，向大氣排放大量二氧化碳，進(jìn)一步導(dǎo)致大氣升溫，加強(qiáng)了陸地風(fēng)化作用和蒸發(fā)巖向海洋的輸入量，海洋中有機(jī)碳庫(kù)進(jìn)一步被氧化，形成一個(gè)海洋氧化的正反饋?zhàn)饔脵C(jī)制，使得大氣和海洋中的氧氣快速增加。