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中英团队揭示地球早期缺氧海洋如何被氧化

中英团队揭示地球早期缺氧海洋如何被氧化

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  • 发布时间:2019-09-02 00:00
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已有研究表明,早期地球是极端缺氧的。为什么地球早期大气和海洋的氧气含量长期保持在低水平,在5.8亿~5.2亿年前却快速增加呢?9月2日,中科院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎等中英两国科研人员在《自然—地球科学》上发表论文,回答了这一问题。

论文认为,大规模造山运动将大量蒸发岩输入海洋,蒸发岩作为大洋的氧化剂,使得寒武纪大爆发之前普遍缺氧的深部大洋得以氧化,从而导致大气和海洋中氧气含量快速增加,为地球大型复杂多细胞生命的快速演化奠定了基本条件。

在本次研究中,研究团队通过分析9亿年以来全球海水碳酸盐的碳同位素演变过程发现,前寒武纪海洋中的有机碳库在5.7亿年之后明显减少,表明这个时期深部海洋已经开始氧化。

“直接证据是在9亿~5.4亿年前的前寒武纪晚期,海水中的碳同位素值出现多次巨大的负异常变化,这种现象在寒武纪大爆发之后彻底消失。其中,发生在5.7亿年前的一次碳同位素负异常事件是地球历史上规模最大的一次。”朱茂炎说。

研究团队提出了新的地球系统模型解释了这一现象。新模型强调,地球内部过程引起的岩石圈的运动,是地球表层系统发生革命性改变的原始驱动力。新模型不仅验证了前寒武纪海洋中巨大有机碳库存在的假说,还为海洋中巨大有机碳库的变化控制着前寒武纪末期地球多次大规模冰期发生的假说提供了支撑。

构造驱动的海洋有机碳库的氧化,向大气中排放大量二氧化碳,气候就变得越来越暖。朱茂炎表示:“正是由于海洋的氧化,海洋中有机碳库变小,它作为气候调节器的作用也就减弱。寒武纪之后的地球,再也没有发生过类似前寒武纪的‘雪球地球’那样的极端冰期气候事件。”

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