遠古大氣含氧飆升陸地火山功不可沒

與20億年前相比，地球大氣中的氧氣水平出現了大幅增長，而陸地火山噴發很可能對此作出了巨大貢獻。作為生命蓬勃發展的基礎，科學家之前曾一直將大氣變化歸功于遠古細菌。
 
氧氣在地球大氣中增多大約發生在25億年前。而長期以來，人們對于古細菌理論一直心存疑問，這是由于化石記錄中藍藻細菌的出現比這一時間還要早2億年。因此科學家一直在尋思，為什么這些細菌花了這么長的時間才使大氣充滿氧氣。一個可能的答案就是海底火山噴發瓦解了它們的成果。
 
為了講述一個完整的故事，美國斯泰特科利奇市賓夕法尼亞州立大學的地球學家Lee Kump與克勞利市西澳大利亞大學的Mark Barley，對幾條最新的線索進行了研究。放射性同位素測年技術的改進使得研究人員能夠更精確地標定氧氣產生的時間，其結果與大部分陸地的形成時間——距今約25億年前——相互吻合。Kump和Barley懷疑兩者間可能存在一定的聯系。
 
兩位科學家對已經公開發表的火山沉積物的研究結果進行了分析，最終發現了一些有趣的現象：海底火山向陸地火山的重要轉變恰好與氧氣的增多處于同一時代。與現在相比，25億年前的海洋地殼要更厚一些，而陸地地殼則更薄一些。這意味著有更多的陸地被海水淹沒，同時有更多的火山在海底噴發。由于海底火山的噴發溫度低于陸地火山，因此前者會釋放出大量消耗氧氣的還原氣體，例如氫氣和硫化氫。
 
隨著陸地逐漸變厚變硬，海洋地殼則越來越薄。同時海底盆地能夠積蓄更多的海水，而更多的陸地則在海平面上下持續振動。因此，在陸地上便形成了更多的火山噴發。與海底火山噴發不同，陸地火山釋放的氣體只會吸收很少的氧氣。Kump和Barley認為這可以解釋細菌出現與氧氣增長之間出現的時間滯后現象。正是由于火山變化才使細菌產生的氧氣得以積聚，并且在隨后的20億年里為生命大爆發奠定了基礎。研究人員在8月30日出版的英國《自然》雜志上報告了這一研究成果。
 
這種火山緩沖假設贏得了科學家的支持。加利福尼亞大學歐文分校的地球化學家Timothy Lyons表示：“這是一個真正的因果關系。”

陸地火山的出現使大氣中的氧氣大量增加（圖片提供:USGS）