远古大气含氧飙升陆地火山功不可没

与20亿年前相比，地球大气中的氧气水平出现了大幅增长，而陆地火山喷发很可能对此作出了巨大贡献。作为生命蓬勃发展的基础，科学家之前曾一直将大气变化归功于远古细菌。
 
氧气在地球大气中增多大约发生在25亿年前。而长期以来，人们对于古细菌理论一直心存疑问，这是由于化石记录中蓝藻细菌的出现比这一时间还要早2亿年。因此科学家一直在寻思，为什么这些细菌花了这么长的时间才使大气充满氧气。一个可能的答案就是海底火山喷发瓦解了它们的成果。
 
为了讲述一个完整的故事，美国斯泰特科利奇市宾夕法尼亚州立大学的地球学家Lee Kump与克劳利市西澳大利亚大学的Mark Barley，对几条最新的线索进行了研究。放射性同位素测年技术的改进使得研究人员能够更精确地标定氧气产生的时间，其结果与大部分陆地的形成时间——距今约25亿年前——相互吻合。Kump和Barley怀疑两者间可能存在一定的联系。
 
两位科学家对已经公开发表的火山沉积物的研究结果进行了分析，最终发现了一些有趣的现象：海底火山向陆地火山的重要转变恰好与氧气的增多处于同一时代。与现在相比，25亿年前的海洋地壳要更厚一些，而陆地地壳则更薄一些。这意味着有更多的陆地被海水淹没，同时有更多的火山在海底喷发。由于海底火山的喷发温度低于陆地火山，因此前者会释放出大量消耗氧气的还原气体，例如氢气和硫化氢。
 
随着陆地逐渐变厚变硬，海洋地壳则越来越薄。同时海底盆地能够积蓄更多的海水，而更多的陆地则在海平面上下持续振动。因此，在陆地上便形成了更多的火山喷发。与海底火山喷发不同，陆地火山释放的气体只会吸收很少的氧气。Kump和Barley认为这可以解释细菌出现与氧气增长之间出现的时间滞后现象。正是由于火山变化才使细菌产生的氧气得以积聚，并且在随后的20亿年里为生命大爆发奠定了基础。研究人员在8月30日出版的英国《自然》杂志上报告了这一研究成果。
 
这种火山缓冲假设赢得了科学家的支持。加利福尼亚大学欧文分校的地球化学家Timothy Lyons表示：“这是一个真正的因果关系。”

陆地火山的出现使大气中的氧气大量增加（图片提供:USGS）