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　　距今9億年來海水碳同位素的記錄。南古所供圖
　　蒸發(fā)巖風化與海洋有機碳庫氧化的正反饋模型圖。南古所供圖
　　地球早期，缺氧的海洋是如何被氧化的？圍繞這一古生物學界多年的難題，由中國科學院南京地質古生物研究所朱茂炎研究員等組成的中英國際合作團隊2日晚發(fā)布研究成果，揭秘了早期海洋的“吸氧”過程。
　　已有研究表明，早期地球是極端缺氧的。為什么地球早期大氣和海洋的氧氣含量長期保持在低水平，在距今5.8億—5.2億年前后卻發(fā)生了快速增加呢？
　　2日，中英兩國科學家在《自然-地球科學》(Nature Geoscience)發(fā)表論文，認為大規(guī)模“造山運動”將大量蒸發(fā)巖輸入海洋，蒸發(fā)巖作為大洋的氧化劑，使得寒武紀大爆發(fā)之前普遍缺氧的深部大洋得以氧化，從而導致大氣和海洋中氧氣含量快速增加，為地球大型復雜多細胞生命的快速演化奠定了基本條件。
　　朱茂炎介紹，地球歷史上曾發(fā)生過2次大氣快速增氧事件，大氣中的氧氣才基本達到現代水平。第一次大氧化事件發(fā)生在距今大約24億年，大氣中的氧氣達到了現代大氣氧含量的1%水平。但隨后長達十幾億年的時間內大氣氧含量并沒有增加，甚至還低于第一次大氧化事件時期的水平，從而阻礙了多細胞真核生物的演化。
　　“直到距今5.8億—5.2億年前后，地球發(fā)生第二次大氧化事件，大氣中的氧含量增加到現代大氣氧含量的60%以上的水平，大洋也全部氧化，導致多細胞真核生物大輻射，以及動物的快速起源和寒武紀大爆發(fā)。”朱茂炎說。
　　長期以來，對于前寒武紀海洋中的氧含量為什么長期很低的問題，學界充滿爭論。
　　本次研究中，朱茂炎等中英合作團隊通過分析9億年以來全球海水碳酸鹽的碳同位素演變過程發(fā)現，前寒武紀海洋中的有機碳庫在5.7億年之后明顯減少，表明這個時期深部海洋已經開始氧化。
　　因此，該研究團隊提出了一個新的地球系統模型解釋了這一現象：5.7億年前后地球上的主要大陸通過拼合形成了一個岡瓦納超大陸和位于超大陸內部的“超級中央造山帶”，將8億年前后大量沉積的蒸發(fā)巖礦物風化剝蝕輸入海洋。
　　朱茂炎解釋稱，富含硫酸鹽的蒸發(fā)巖是一種氧化劑，可以通過硫酸鹽還原菌對海水中的有機質進行氧化，形成黃鐵礦埋藏在沉積物中，導致當時海洋中有機碳庫快速減少。
　　同時，海洋中有機碳的快速氧化，向大氣排放大量二氧化碳，進一步導致大氣升溫，加強了陸地風化作用和蒸發(fā)巖向海洋的輸入量，海洋中有機碳庫進一步被氧化，形成一個海洋氧化的正反饋作用機制，使得大氣和海洋中的氧氣快速增加。