地球擁有著一個(gè)氧飽和的大氣層。然而，在地球歷史的90%的時(shí)間里，氧氣水平仍然不足以支持動(dòng)物呼吸。這個(gè)謎團(tuán)已經(jīng)困擾科學(xué)家多年了。由于硫酸鹽天然普遍存在于我們的星球中，因此研究它們對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。近年來(lái)，一群科學(xué)家意識(shí)到硫酸根可能在地球的演化史上扮演了重要角色。

動(dòng)物生命的第一次重大進(jìn)化事件發(fā)生在5.7至5.5億年前的“舒拉姆游覽期間”。由于海洋磷含量增加，大量的二氧化碳和氧氣被釋放到了大氣和海洋中。然而，這并沒(méi)有完全解釋地球上動(dòng)物生命的后期演化。因?yàn)榧词闺S著時(shí)間的推移，氧氣的含量也仍然太低了。

圖源：網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)分析表明，海洋中磷含量的增加并不能夠完全解釋氧氣含量的增加。科學(xué)家使用地球化學(xué)模型來(lái)重現(xiàn)這一過(guò)程，發(fā)現(xiàn)只有大量的硫酸鹽巖石風(fēng)化才能使模型復(fù)制這種效應(yīng)，從而釋放出足夠的氧氣。

最近，一項(xiàng)研究表明，硫酸鹽巖石的風(fēng)化作用，而不是增加海洋磷含量，對(duì)地球大氣的氧化作用至關(guān)重要，影響了動(dòng)物生命的晚期進(jìn)化，同時(shí)也表明，其他行星上復(fù)雜智慧生命的潛在存在可能需要更長(zhǎng)的孵化時(shí)間。這項(xiàng)研究由西澳大利亞大學(xué)福雷斯特研究基金會(huì)的一位研究員領(lǐng)導(dǎo)，最近發(fā)表在著名的《Nature》雜志上。這項(xiàng)研究可能是理解為什么在地球歷史上近90%的時(shí)間里，氧氣含量一直太低，動(dòng)物無(wú)法呼吸的關(guān)鍵。

動(dòng)物生命的第一個(gè)主要進(jìn)化事件發(fā)生在5.7億到5.5億年前的舒拉姆大遷徙期間，這被認(rèn)為是由于海洋中磷含量增加而導(dǎo)致二氧化碳和氧氣大量釋放到大氣和海洋中。

為了驗(yàn)證這一理論，研究人員使用了一種新開(kāi)發(fā)的工具來(lái)追蹤數(shù)億年前海洋中磷的豐度，記錄在澳大利亞、中國(guó)、墨西哥和美國(guó)的六個(gè)地點(diǎn)。

數(shù)據(jù)和地球化學(xué)模型顯示，海洋中磷含量的增加不能解釋氧氣的增加。只有當(dāng)大量的硫酸鹽巖石被風(fēng)化，將硫酸鹽釋放到海洋中，產(chǎn)生大量的氧氣時(shí)，這種效應(yīng)才被模型復(fù)制。

來(lái)自西澳大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院的首席作者、福雷斯特研究員Matthew Dodd博士說(shuō)，研究結(jié)果表明，在復(fù)雜生命的第一次主要進(jìn)化過(guò)程中，硫酸鹽而不是磷是地球氧合的主要控制因素。

“我們的發(fā)現(xiàn)或許可以解釋地球歷史上長(zhǎng)期的低氧水平，以及地球上動(dòng)物生命的晚期進(jìn)化，”Matthew Dodd博士說(shuō)。“重要的是，我們觀察到，在舒拉姆游覽期間，當(dāng)氧氣水平低時(shí)，海洋磷含量主要很低。這種現(xiàn)象會(huì)將早期的海洋和大氣鎖定在缺氧狀態(tài)。”

這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)也暗示了其他星球上存在智慧生命的可能性。

“這些結(jié)果表明，其他可能適合居住的行星可能支持復(fù)雜的智慧生命，前提是提供足夠長(zhǎng)的孵化時(shí)間，”Matthew Dodd博士說(shuō)。“這可能意味著，由于大恒星的壽命相對(duì)較短，圍繞比太陽(yáng)大的恒星運(yùn)行的行星可能不會(huì)發(fā)展出復(fù)雜的智能生命。”

參考文獻(xiàn)：

Uncovering the Ediacaran phosphorus cycle