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新研究認為早期地球的大氣是一種氧化環境

地球


新研究認為早期地球的大氣是一種氧化環境

地球早期大氣環境或許并不是還原的
新研究認為早期地球的大氣是一種氧化環境

鋯石
地球生命起源一直是人們最為關心的問題之一，最近科學家們通過對地球上最古老礦物的研究，重建了地球最初階段的大氣環境，這一發現也對傳統的理論造成了巨大的挑戰 。新研究結論認為：在地球最初形成后5億年，當時的大氣環境并不像過去所認為的那樣是充滿甲烷等有害氣體，而在某種程度上更接近我們今天的大氣環境 。
【新研究認為早期地球的大氣是一種氧化環境】過去幾十年來，主流的科學觀點都認為：早期地球的大氣是高還原環境 ， 空氣中充滿了大量的甲烷、一氧化碳、硫化氫和氨氣等，這些有害氣體的存在大大限制了大氣中氧氣的含量，而地球最原始的生命正是在這種惡劣環境下所形成的 。
美國紐約倫斯勒理工學院（New York Center for Astrobiology at Rensselaer Polytechnic Institute）的科研人員最新的研究成果則認為：早期地球的大氣環境含有大量的水氣，二氧化碳和二氧化硫，是一種氧化環境 。研究人員Bruce Watson介紹說：“我們的觀點與過去人們的認識完全相反 ?！?br /> 一般都認為，地球的大氣是火山活動釋放的氣體所形成的，今天來自地球深部的巖漿也像過去一樣，會排放大量的氣體 。當巖漿接近地表時，氣體就會釋放到周圍的空氣中去 。
Watson解釋說：“巖漿脫氣作用是大氣組成最重要的來源，要了解地球早期的大氣環境，我們就要從巖漿所提供的氣體類型入手 。”當巖漿接近地表時，會與其周邊的巖石相互作用，冷卻，結晶形成堅硬的石頭 。這些石頭就像是一頁頁地球歷史的無字天書 。
鋯石（zircon）是這本天書中非常關鍵的一部分，它是地球上形成最古老的礦物之一，是一種廣泛存在于巖漿巖中的硅酸鹽礦物 。它不像其它礦物那樣隨時間推移會因侵蝕作用而遭受破壞，一些鋯石的年齡幾乎與地球的年齡一樣，正因為如此它能為我們提供大量關于地球歷史有價值的信息 。
科研人員正是從這些古老的鋯石開始入手，首次對早期地球中氣體釋放的氧化水平進行定量檢測 。博士后研究人員Dustin Trail則說道：“如果知道形成鋯石的巖漿氧化水平，就能進一步了解到其釋放到大氣中氣體類型 ?！?br /> 為了做到精確對比，科研人員在實驗室通過實驗的方法模擬不同氧化水平下鋯石的形成 ， 用于與自然條件下鋯石形成做對比 。在實驗過程中，實驗人員關注的是鋯石中一種金屬元素——鈰（cerium），它是一種非常重要的氧化水平標尺 ， 因為它在較高氧化態和較低氧化態下所形成的類型是不一樣的 。
經測定校準，科研人員認為當時的大氣氧化水平應該與今天比較接近 ， 這一發現對于日后研究地球生命起源來說是至關重要的 。Watson進一步解釋道：“氧化環境對于生命演化來說是相當重要的，因為它會影響不同類型有機分子的形成 。”
實際上，今天的富氧的大氣環境對于生命起源來說是并不適合的，甲烷和缺氧的環境對于從無機到有機的轉變更為有利，Watson同時也提出假設，或許地球最早的生命并不是“本土”出生，而是從外太空來的 。
盡管如此 ， 該研究結果并不違背生物從厭氧到喜氧的演化過程，新結果能夠對早期大氣中碳、氫、硫含量進行定量研究，但自由氧的增加仍有待更深入探討，畢竟通過生物作用顯著提高大氣中氧氣含量是一個漫長的過程 。

（化石網/庫森編譯）