地球大氧化形成

2020-09-05 安瀾情感

在距今約24億年之前太古時期的地球,經歷了一次巨大的變故,這次變故讓地球大氣從無氧變為有氧,讓地球的生命從厭氧生物轉變為有氧生物。不管是從地球的環境還是生命類型,都讓地球發生了徹頭徹底的改變。這次變故就是被稱為地球演化的大氧化事件。


大氧化事件到底是什麼?

我們現在所生活的環境無疑是非常適合生命生存的,可現在的環境對於大氧化之前的生物來說,就是地獄般的存在。地球誕生於差不多46億年之前,最初的地球中的大氣是幾乎沒有氧氣的,但沒有氧氣並不代表沒有生命。在早期的地球,是由一種不呼吸氧氣的厭氧生物統治著地球。當然它們是一種比較簡單的原核生命,原核生命是由原核細胞組成的一類生命,一般為單細胞生命,所以也把這個時期稱為太古宙時期,這個是原核生命統治的時期。

在大約24億年之前,太古時期的地球出現了一次氧含量急劇上升的現象,這次重大的變化是地球演化史的一個重要階段,它徹底的改變了地球的生命形態,所以稱這次變化為大氧化事件。大氧化事件的發生無疑是對厭氧生物的致命打擊,這次的演化事件致使大量的厭氧生物死亡,而氧含量的增加也讓地球進入了長達3億年的休倫冰期。因為新形成的氧消耗掉了大部分可以產生溫室效應的氣體,這使得地球溫度急劇下降。

在大氧化事件和休倫冰期的雙重打擊下,厭氧生物幾近滅絕,但存活下來的厭氧生物則慢慢適應了新的有氧環境,形成了有氧代謝功能。有氧代謝的形成則出現了比原核細胞更加複雜的真核細胞,真核細胞的誕生則讓地球的生命變得更加多樣,讓生命的形態變得更加複雜。像我們人類,動物,植物都是由真核細胞構成的真核生物。大氧化事件也讓地球的礦物變得更加多樣,我們知道氧氣是一種化學性質很活躍的氣體,它有很強的氧化性,它能和許多的巖石和礦物發生化學反應,改變它們的成分和結構,形成新的礦物。


在大氧化之前,所有的元素都是處在氧氣含量極低的環境,元素之間的組合受到了限制,形成的礦物種類較少,大氧化發生之後,在近地表環境中,許多元素則是以一種或多種演化形式存在於礦物之中,這也讓地球的礦物變得更加多樣。在經過這次大氧化事件之後,地球是發生了天翻地覆的變化,也正是這次的變化才讓地球進入了全新的演化階段,讓厭氧生物進化出了有氧代謝功能,形成了真核細胞,進而再由真核細胞構成了如今更為多樣更為複雜的生命形態,從而造就了如今獨一無二的地球,也正是這次的大氧化事件,才讓地球出現了人類。到底是什麼造成了大氧化的發生?目前對於大氧化的產生原因還沒有明確的定論。



一種觀點是認為在太古宙時期,有一種名為藍藻的藍細菌。這種原核生物屬於自養生物,意思就是它可以根據光合作用,利用陽光來產生自己所需的能量,同時它會將產生的氧氣當作廢氣排出體外,也正是這個小小的舉動,從而讓地球的環境發生了永久性的改變。還有一種觀點是認為在太古宙時期,地球表面的火山爆發已經不像冥古宙時期那樣激烈,而由於火山爆發會釋放出一些可以消耗氧氣的還原性氣體,比如氫氣,這些氣體的釋放速率在大氧化之前是遠大於氧氣的產生速率,而大概在24到27億年之間,這種還原性氣體的釋放速率則突然下降,從而導致了氧氣的大量聚集,使得大氧化事件爆發。現在回頭想想,若是大氧化事件沒有發生,地球到底會變成怎樣的地球,會不會誕生其他另類的生命形態?或許這就是其他星球的演化形式吧。


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    ,由此形成的氧化作用成為了地球改造的重要營力。從此,在大氧化事件的推動下,氧化作用改變地球表面的山水地貌,重塑海岸線,推動沉積礦床的形成,尤其是引領了生命演化的新方向,誕生了真核生命,開啟了通向人類出現的偉大徵程。氧氣是如何產生的?23億年前第一次大氧化事件又是如何形成的?一直以來吸引著科學家的關注。其實,在地球生命誕生後,海洋長期處於單細胞藻類一統天下的格局。
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    在地球大氣中,氧氣的含量大約佔到了21%,但是並不是地球上的氧氣一直就有如今的這麼多,地球已經有46億年的歷史,在30億年前,地球大氣層中的氧氣含量極其稀少,含量只有百分之零點幾,基本可以忽略不計,更多的是二氧化碳和氮氣等,但是大致從26億年前開始,地球大氣層發生了第1次大氧化事件。
  • Nature Geoscience:大氧化事件真的存在嗎?
    Nature Geoscience:大氧化事件真的存在嗎? 早期地球極端缺氧,在距今約25億年前,地球上的自由氧含量顯著上升,大氣氧水平從幾乎為零上升到現代大氣含氧量的1%,這一重大地質事件被稱為「大氧化事件」(Great Oxygenation Event, GOE)(Holland, 2002),深刻地影響了早期地球生命演化以及多種元素的地球化學循環過程。
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    冥古:開始時間:同位素年齡46億年前,地球誕生;結束時間:同位素年齡38億年前,最早的生命藍藻出現;該階段地球的情景:早期沒有大氣層,很多天外隕石朝著地球砸過來,地表有巖漿海和巖石;該階段晚期,地球出現了最早的生命——藍藻。
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    24億年前到20億年前 地球上出現了最嚴重的最漫長的寒冷 崎新太古代大冰期 當時的罪魁禍首就是地球的第一個生命藍藻藍藻的大量繁殖 利用光合作用產生了大量的氧氣一樣 成了著名的大氧化事件 與溫室氣體越來越少 地球急劇降溫 迎來了一次寒冷期 等到寒冷季節 樹真核生物開始出現8 5億年前到六點
  • 24億年前,它們改造了地球,為人類的出現鋪平了道路
    你是否會想到用它回到地球遙遠的過去?如果真的回到了地球出生的時候,那可就太刺激了呢,因為那時候的地球可是危險重重,一不小心可能就會造成無法挽回的後果。如果可以相信最新的發現,那麼就在大氧化事件發生之前,生命本身正在發生巨大的變化。這種進化的飛躍可能是了解發生了什麼的關鍵。在45億年前形成的大氧化事件發生時,地球已經有20億年的歷史。它曾有人居住,但只有單細胞生物。
  • 地球簡史2:生命伊始,卻第一次遭遇長達數億年的冰河時代
    火山活動使地球表面充斥著一個由水蒸氣、二氧化碳、硫化氫、氯化氫、氟化氫、氨、甲烷等氣體組成的高密度大氣層。30億年前的地表溫度大概為70℃。最古老的大陸開始形成,這時的地殼比較薄,因此在很多地方可能都存在斷層、開裂等現象。
  • 20億年前的地球是什麼樣子的,我們的祖先在做什麼?
    於是,大氧化事件開啟以後,大氣中甲烷和二氧化碳濃度下降了幾十到上百倍,地球氣溫下降了70℃,整個地球被冰封。白雪皚皚的地球將更多太陽光反射回太空,形成了「冰室效應」,使地球更冷,地球由此進入第一個也是有史以來最嚴重的冰河時代——持續3億年的休倫冰期。冰河時代的「雪球地球」原始生命在休倫冰期遭受重創。
  • 地球上的冰期是什麼?怎麼形成的?
    由於地球被凍成了一個白色雪球,地球反射陽光的量越來越大,使得整個地球系統獲得的太陽能愈來愈少。此外,當時地球的大氣層幾乎沒有二氧化碳之類的溫室氣體,所以地球的這次冰期持續了很久。但你可能沒想到,最後「破冰」的不是太陽,而是地球自己的「內力」—由於冰川的擠壓,地球內部的巖漿按捺不住,噴湧而出,大量二氧化碳被送入大氣層,地球開始變暖,逐漸走出冰期。
  • 氧氣,從毒性氣體到有用氣體:前40億年地球氧氣演變史
    一、 有毒的氧氣45.7億年前,地球形成了,形成之初的地球,遍地是火山,火山噴髮帶來了大量的水蒸氣,這些水蒸氣冷卻下來後沉澱在地表的低洼地帶形成了原始的海洋。在氧氣向地球排放的過程中,這些氧氣首先氧化了海洋,25億年前的海洋中,存在有大量的二價鐵(Fe2+),因此那時候的海洋顏色可能是綠色的。氧氣首先將這些二價鐵(Fe2+)氧化成為了三價鐵(Fe3+),形成三氧化二鐵(Fe2O3),三氧化二鐵是赤紅色的,且不溶於水,因此很快就沉澱到海底,形成了赤鐵礦。