數十億年的湖泊沉積物提供了有關地球古老生物圈的線索

數十億年的湖泊沉積物提供了有關地球古老生物圈的線索

從安大略14億年的蒸發湖沉積物中提取的古代氧氣樣本，提供了新的證據，證明了在動物生命出現之前，地球的大氣層和生物圈是什麼樣子的。

發表在《自然》(Nature)雜誌上的這一發現，是近10億年以來最古老的大氣氧同位素測量。這一結果支持了先前的研究，即在地球歷史的這個時期，空氣中的氧含量僅是今天的一小部分，因為生物圈的生產效率要低得多。

「幾十年來，人們一直認為大氣的成分隨著時間的變化而變化很大，」彼得·克羅克福德說，他是麥吉爾大學的一名博士生。「我們提供了明確的證據，證明14億年前的地球確實大不相同。」

這項研究為地球科學家所稱的「初級生產」提供了迄今為止最古老的標準。在初級生產中，位於食物鏈底部的微生物——藻類、藍藻等——從二氧化碳中產生有機物，並將氧氣倒入空氣中。

一個較小的生物圈

「這項研究表明，14億年前的原始產量比今天要少得多，」參與監督克魯克福德在麥吉爾公司工作的高級合著者博斯韋爾·榮(Boswell Wing)說。「這意味著，全球生物圈的規模必須更小，而且很可能沒有產出足夠的食物——有機碳——來支持許多複雜的宏觀生命，」Wing說，他現在是科羅拉多大學博爾德分校(University of Colorado at Boulder)的地質學副教授。

為了找到這些發現，克羅克福德與耶魯大學、加州大學河濱分校和安大略省雷灣萊克黑德大學的同事合作，收集了蘇必利爾湖北部沉積岩地層中被稱為硫酸鹽的古老鹽的原始樣本。克羅克福德將這些樣本送往路易斯安那州立大學，在那裡，他與共同作者鮑慧明(Huiming Bao)、賈斯廷?海爾斯(Justin Hayles)和彭永博(Yongbo Peng)密切合作。彭永博的實驗室是世界上為數不多的幾個實驗室之一，利用一種專門的質譜技術探測硫酸鹽中的稀有氧同位素。

這項工作也為一段被稱為「無聊的十億」的地球歷史提供了新的線索，因為它幾乎沒有產生明顯的生物或環境變化。

「柔和的初級生產力mid-Proterozoic時期——大約20億到8億年前,一直暗示,但沒有硬數據生成借給強烈支持這一想法,「蓋倫霍爾沃森指出,該研究的作者之一、地球和行星科學副教授麥吉爾。「這就有可能解釋為什麼中元古代海洋在生產和沉積有機碳方面如此無趣。」克羅克福德的數據「提供了直接證據，證明這種無聊的碳循環是由於初級生產力低下。」

太陽系外行星的線索

這些發現也有助於天文學家尋找太陽系以外的生命。

「在地球歷史的大部分時間裡，我們的星球上都充滿了微生物，而在未來，它們很可能會在我們離開地球很久之後成為地球的管理者，」克羅克福德說，他現在是普林斯頓大學(Princeton University)和以色列魏茨曼科學研究所(Weizmann Institute of Science)的博士後研究員。「了解它們所形成的環境，不僅可以讓我們了解自己的過去以及我們是如何來到這裡的，而且還可以為我們發現有人居住的系外行星提供線索。」

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！