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氧氣是什么時(shí)候出現(xiàn)的

化學(xué)先生 / 2019-06-03

關(guān)于氧氣演化史的研究結(jié)果能夠肯定的一點(diǎn)是:地球上在一開始的時(shí)候并沒(méi)有氣態(tài)氧，也就是說(shuō)，沒(méi)有雙原子所構(gòu)成的氧氣，大多數(shù)的氧元素都是以結(jié)合態(tài)存在于巖石和水中的。而生命體也是由非生命物質(zhì)演化形成的。地球上的第一個(gè)生命出現(xiàn)以后，就開始出現(xiàn)了氧氣，但是所產(chǎn)生的氧氣量非常少，根本不足以作為生命體產(chǎn)生能量所需要的氣體。

天體生物學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，大氣當(dāng)中的氧氣從無(wú)到有，從少到多主要和距今20億年前左右出現(xiàn)的兩個(gè)非常大的變化有關(guān)系:一個(gè)變化是原始生命體的出現(xiàn)，另一個(gè)變化是原始生命體的衰退也促進(jìn)了高級(jí)生命體的出現(xiàn)。英國(guó)布里斯托大學(xué)的天體生物學(xué)家大衛(wèi)?卡特琳認(rèn)為，大氣之中氧氣的出現(xiàn)徹底改變了生命的進(jìn)化過(guò)程，氧氣對(duì)于地球上高級(jí)生命體來(lái)說(shuō)是必要的條件，而且他堅(jiān)持認(rèn)為在其他星球上也是如此。

通過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究，科學(xué)家也無(wú)法肯定氧氣是否真的有助于生命體的形成。但是無(wú)論怎樣，在氣氧出現(xiàn)以前，大約在35億年前的時(shí)候第一個(gè)生命體就已經(jīng)證生在地球上了，這些生命體通過(guò)“呼吸”一些物質(zhì)(如鐵)，用以維持生命活動(dòng)所需的能量。至于地球處于缺氧狀態(tài)到底有多長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題科學(xué)家已經(jīng)爭(zhēng)論了幾十年了，一直到近些年這個(gè)爭(zhēng)論才算是有些眉目。

哈佛大學(xué)的地球化學(xué)家赫里奇·哈羅德認(rèn)為，地球處在缺氧狀態(tài)距離今日已經(jīng)超過(guò)了20億年他與他的支持者搜集了一系列的證據(jù)。例如，在古老的土壤、河床以及沉積巖中發(fā)現(xiàn)的時(shí)至今日

已經(jīng)有24億年的一些礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)被氧化的跡象，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類似于鐵銹的鐵礦石。但另一種觀點(diǎn)則正好相反，這個(gè)相反的觀點(diǎn)是由哈羅德的學(xué)生、帕克大學(xué)與賓州州立大學(xué)的希羅西?奧莫托提出來(lái)的，它認(rèn)為氧氣出現(xiàn)的時(shí)間非常早，大約是在30億年前甚至要更早，它提出這樣觀點(diǎn)的理由是有些礦物質(zhì)的片斷很可能是在30億年前或者更早的死后就已經(jīng)發(fā)生了氧化。但是，后來(lái)的證據(jù)支持了哈羅德的觀點(diǎn)，這終于讓這場(chǎng)師生之爭(zhēng)能夠一段落了。解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是因?yàn)榭茖W(xué)家發(fā)明了一種能夠檢測(cè)地球上氧存在的技術(shù)。這種技術(shù)是由美國(guó)馬里蘭大學(xué)地球化學(xué)家詹姆斯?法奎爾與他的同事在2000年的時(shí)候研制出來(lái)。其原理是利用太陽(yáng)光分解二氧化硫，然后通過(guò)檢測(cè)同位素硫的方法用來(lái)測(cè)定氧的含量。這樣測(cè)定出的結(jié)果表明，在24億年以前，氧氣就已經(jīng)出現(xiàn)在了地球上。

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