早期地球上的氧含量上升，甚至在大氧化前下降了好幾次

華盛頓大學的一項最新研究顯示，在地球範圍內成功地在大約24億年前發生了大氧化事件之前，地球的氧含量在幾億年前就有過上升和下降。

證據來自更早的一項新研究表明,「味道」的氧氣在地球遙遠的過去——在大氣和表面上的大片海洋——表明地球的氧化是一個複雜的過程重複的嘗試和失敗在一個巨大的時間。這一發現也可能對尋找地球以外的生命有意義。未來幾年，將會有強大的新地面和太空望遠鏡能夠分析遙遠行星的大氣層。這項工作可以幫助天文學家避免不適當地排除「假陰性」或有人居住的行星，這些行星最初可能由於無法檢測到的氧氣水平而不出現這種情況。

「生產和破壞的海洋和大氣中的氧氣是一場戰爭,沒有證據表明一個明確的贏家,直到大氧化事件,「馬特·克勒說,威斯康辛大學博士生在地球和空間科學和本周最新發表的一篇論文的第一作者的7月9日美國國家科學院院刊》上。「這些短暫的氧合事件是戰爭中的戰鬥，平衡更傾向於氧合。」

2007年，研究報告的合著者、UW地球與空間科學教授羅傑?別克(Roger Buick)是一個國際科學家團隊的一員，該團隊在大氧化事件發生前約5000萬至1億年間發現了氧的一段插曲——一種「氣息」。他們在西澳大利亞麥克雷山頁岩的沉積岩中進行了深入的鑽探，並分析了微量金屬鉬和錸的樣品，它們的積累依賴於環境中的氧氣。現在，由科勒領導的一個小組已經確認了地球過去的第二次氧氣的出現，這一次大約是1.5億年前，也就是大約266億年前，持續了不到5000萬年。在這項研究中，他們使用了兩種不同的氧替代物——氮同位素和元素硒——這些物質，每一種都能顯示出氧的存在。

科勒說:「我們在這篇論文中發現的是另一種高解析度的、短暫的吸入的氧氣。」「氮同位素講述了海洋表面氧合的故事，這種氧合跨越一個海洋盆地數百公里，持續時間不到5000萬年。」研究小組分析了別克2012年在西澳大利亞西北部另一處名為傑里納地層的鑽探樣本。研究人員在兩個岩心之間鑽了大約300公里的距離，但通過的是同樣的沉積岩——其中一個岩心樣本是在較淺水域沉積的沉積物，另一個岩心樣本是來自較深水域的沉積物。別克說，對岩石年代的連續層進行分析表明，氮同位素「逐步」變化，然後又回到零。這隻能解釋為環境中有氧氣。這真的很酷，而且很突然。

氮同位素揭示了某些海洋微生物的活性，這些微生物利用氧氣生成硝酸鹽，而其他微生物則利用硝酸鹽作為能量。從海洋表面的氮同位素樣本中收集的數據，而硒則暗示著遠古地球空氣中的氧氣。科勒說，當時深海很可能是缺氧的，或者沒有氧氣。研究小組只在淺洞中發現了豐富的硒，這意味著硒來自附近的土地，而不是更深的水。硒在陸地上的硫礦物中;更高的大氣氧會導致更多的硒通過氧化風化——「岩石的鏽蝕，」別克說——從陸地上流失到海上。

「硒在海洋沉積物中積累，」克勒說。「因此，當我們測量海洋沉積物中硒含量的激增時，這可能意味著大氣中的氧氣暫時增加了。」別克和凱勒說，這一發現也與探測太陽系以外的系外行星上的生命有關。別克說:「大氣中最強的生物特徵之一被認為是氧，但這項研究證實，在一個星球向永久氧合轉變的過程中，它的表面環境可能在短短几百萬年的時間內是缺氧的，然後又重新回到缺氧狀態。」「所以，如果你在一個行星的大氣中沒有探測到氧氣，這並不意味著這個星球是無人居住的，或者它缺少光合作用的生命。」僅僅是因為它沒有建立足夠的氧氣來源，不足以在短時間內淹沒「沉澱物」。「換句話說，缺氧很容易成為生活中的『假陰性』。」科勒補充說:「你可能在觀察一顆行星時看不到任何氧氣，但它可能充滿了微生物。」

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