揭秘24億年前地球：出現(xiàn)人類(lèi)就是個(gè)奇跡

約24億年前，地球大氣中充滿了有毒氣體，地表溫度極不穩(wěn)定，不適宜任何生物存活。地球是如何演化出溫和的氣候和可供呼吸的空氣的？這一直是地球科學(xué)致力解決的根本性問(wèn)題。

根據(jù)一篇最新研究論文中的描述，24億年前的地球大氣中充滿了濃濃的“甲烷霧”。從NASA卡西尼號(hào)探測(cè)器2013年拍攝的照片來(lái)看，這與土衛(wèi)六的情景十分相似。

由美國(guó)馬里蘭大學(xué)、英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)、NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、英國(guó)利茲大學(xué)和藍(lán)色大理石空間科學(xué)研究所共同開(kāi)展的最新研究指出，在長(zhǎng)達(dá)一百萬(wàn)年的時(shí)間里，地球大氣中一度富含甲烷。大量氫氣因此被擠出大氣層，為氧氣的出現(xiàn)預(yù)留了足夠空間。這一轉(zhuǎn)變使大氣層接近了今天的模樣。

該團(tuán)隊(duì)為24億年前使地球大氣氧氣濃度升高一萬(wàn)倍的的“大氧化事件”提出了新的解釋?！皬牡刭|(zhì)演變角度來(lái)看，地球大氣從毒氣向富含氧氣的轉(zhuǎn)變幾乎發(fā)生在瞬息之間?！痹撗芯抗餐髡?、馬里蘭大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授詹姆斯·法夸爾指出，“通過(guò)此次研究，我們終于弄清了甲烷在這一過(guò)程中起到的作用。”

研究人員利用詳細(xì)的化學(xué)記錄與復(fù)雜的大氣模型，再現(xiàn)了大氧化事件發(fā)生前不久的地球大氣。結(jié)果顯示，當(dāng)時(shí)地球上唯一的生命古細(xì)菌釋放出大量甲烷，濃濃的“甲烷霧”充滿了整個(gè)大氣層，與如今的土衛(wèi)六大氣層十分接近。

本次研究中的多名科學(xué)家此前也參與了其它研究，并發(fā)現(xiàn)地球歷史早期出現(xiàn)過(guò)好幾次類(lèi)似事件。但此次研究首次闡明了這些事件的發(fā)展速度與持續(xù)時(shí)間。

“若甲烷含量較高，阻擋氧氣集聚的氫氣就會(huì)被擠出大氣層、進(jìn)入外太空，為氧氣的聚集騰出空間。”該研究共同作者、圣安德魯斯大學(xué)生物地質(zhì)化學(xué)家?jiàn)W布麗·澤爾克指出，“我們的最新數(shù)據(jù)庫(kù)中囊括了迄今為止太古代大氣化學(xué)成分的最清晰記錄，充分描繪了大氧化事件發(fā)生前的地表狀況?！?/p>

這層“甲烷霧”約持續(xù)了一百萬(wàn)年。從大氣層中逃逸的氫氣足夠多時(shí)，便形成了合適的化學(xué)條件，氧氣含量大幅上升，多細(xì)胞生物也就此開(kāi)始演變。在分析過(guò)程中，研究人員發(fā)現(xiàn)從該時(shí)期起，地質(zhì)化學(xué)記錄中的硫同位素含量顯示出異常規(guī)律，這成為了分析的關(guān)鍵點(diǎn)。

硫同位素常用來(lái)模擬遠(yuǎn)古時(shí)期的大氣狀況，但此前針對(duì)該時(shí)期的研究并未發(fā)現(xiàn)任何反常之處?！霸佻F(xiàn)大氣化學(xué)成分的演變過(guò)程一直是地質(zhì)化學(xué)研究的重點(diǎn)?！痹撗芯恐饕髡?、麻省理工大學(xué)博士后研究院加雷斯·伊松指出，“我們的最新數(shù)據(jù)顯示，大氣的化學(xué)成分不斷變化，并且在大氧化事件即將發(fā)生時(shí)，極易受生物活動(dòng)的影響?！?/p>