研究发现了几个谜团与透气氧气有25亿年前有关的几个谜团的原因

在山景，加利福尼亚州山景中的壁画中所描绘的生活演变。从微量元素到主要大气组分的氧气的升高是重要的进化发育。

地球的透气气氛是生命的关键，一项新的研究表明，通过构造的火山爆发的速度增加了第一次氧气爆发。

在赖斯大学的地球科学家研究提供了新的理论，帮助解释了大约25亿年前地球大气中大量氧气的外观，这位科学家称之为巨大的氧化事件（GOE）。本周在自然地球科学中出现了该研究。

“是什么使得这一独特的是，它不仅仅是试图解释氧气的兴起，”加州大学的NASA博士后研究员James Eguchi表示，为他的博士学员进行了工作。论文米饭。“还试图解释一些密切相关的表面地球化学，在碳酸盐岩中观察到碳同位素的组成的变化，记录氧化事件后的相对短的时间。我们正在尝试用一个机制解释每种机制，涉及深地地球内部，构造和增强来自火山的二氧化碳脱气。“

从2006年7月20日的国际空间站看，地球的气氛。

Eguchi的共同作者是Rajdeep Dasgupta，一个实验和理论地球化学家和大米地球部，环境和行星科学系教授，以及约翰尼海亨，一名有助于验证新理论的模型计算。

科学家长期以来一直指向光合作用 - 一种生产废氧气的过程 - 作为GOE期间增加氧气的可能源。Dasgupta表示，新的理论不会折扣第一个光合生物，蓝藻的角色，在Goe中发挥作用。

“大多数人认为氧气的兴起与蓝藻有关，他们没有错，”他说。“光合生物的出现可以释放氧气。但最重要的问题是，这种出现的时间是否随着巨大氧化事件的时间而排队。事实证明，他们没有。”

蓝藻在地球上活着，在Goe之前的5亿年。虽然已经提出了许多理论来解释为什么它可能已经为氧气播出了大气中的氧气，但Dasgupta表示，他不知道任何同时试图解释碳酸碳同位素比例的显着变化的任何方法矿物于GOE后开始约1亿年。地质学家将此称为Lomagundi活动，它持续了数亿年。

该P示出了多孔碳循环多于有机碳，其含有很少的同位素碳-13。无机和有机碳在俯冲区域（左上角）被吸入地球的地幔中。由于不同的化学行为，无机碳倾向于通过俯冲区（中心）上方的弧火山喷发爆发。有机碳遵循较长的路线，因为它被深入地进入地幔（底部）并通过海岛火山（右）返回。再循环时间与增加的火山中的差异可以解释来自与巨大氧化事件相关的岩石的同位素碳签名，约为24亿年前和随后的洛稗事件。

一百个碳原子是同位素碳-13，另一个99是碳-12。该1至99个比率在Lomagundi之前和之后形成的碳酸盐良好，但在事件期间形成的碳酸碳含量约为10％。

Eguchi表示，与Goe相关的睾丸中的爆炸已经被视为在洛米格尼的角色发挥作用。

“蓝藻更喜欢相对于碳-13取碳-13，”他说。“所以当你开始产生更多有机碳或蓝藻时，碳酸盐的产生储层在碳-12中耗尽。”

eguchi说，人们试图用它来解释洛稗，但时间又是一个问题。

Geocientists（从左）詹姆斯·埃普利，约翰尼·塞维斯和拉杰德·达斯盖加发表了一项新的理论，试图解释地球大气中大约25亿年前大量氧气的首次出现，以及碳同位素比例的令人困惑的转变随后的碳酸盐矿物。

他说：“当你实际上看几个地质记录时，碳-13-碳-12比率的增加实际上发生在氧气上升后的10多年数百万的数量。”“所以那么难以通过有机碳与碳酸盐比的变化来解释这两个事件。”

场景EGUCHI，Dasgupta和密封率到达解释所有这些因素是：

构造活动的显着增加导致了数百火山的形成，这些火山喷洒了二氧化碳。气候温暖，降雨量增加，这反过来又增加了“风化”，岩石矿物上的岩石矿物的化学分解。经过荒地的贫瘠大陆。经常生产一种富含矿物的径流，倒入海洋中，在海底上有来自这些伤口的有机和无机碳，最终被回收回到俯冲区的地球的地幔，海底拖动当沉积物重新熔入地幔时，在碳酸盐中托管的无机碳，往往早期释放，通过直接在俯冲地区的弧形火山重新进入大气。有机碳，含有很少的碳-13，被深入吸引地幔和数亿日以后作为来自夏威夷等岛屿热点火山的二氧化碳。

江口说：“这是一个很大的循环过程。”“我们认为蓝藻的数量增加约24亿年前。这样会促使我们的氧气增加。但是通过碳酸盐的增加，蓝细菌的增加是平衡的。因此，碳-12-碳-13的比率不会改变，直到碳酸盐和有机碳，来自蓝藻，深入地下。当他们这样做时，地球化学就发挥作用，导致这两种形式的碳在不同的时间内居住在地幔中。在磁带中碳酸盐释放得更容易，并且在很短的时间内释放回到表面。Lomagundi在来自碳酸盐的第一个富含碳-13富集的碳返回到表面时，并且当碳-12富集的有机碳呈现后返回时，重新平衡比例。“

EGUCHI表示，该研究强调了深地过程可以在表面的生命的演变中发挥作用的重要性。

“我们提议，二氧化碳排放对这种生活的激增非常重要，”他说。“它真的试图在过去的过程中，融合这些更深的过程如何在过去的地球上影响了地面生活。”

Dasgupta也是NASA资助努力的主要调查员，被称为Planetsthat正在探索寿命基本元素如何在遥远的外产上方聚集在一起。他说更好地了解地球如何变得适合对学习居住地及其对遥远世界的演变很重要。

“看起来像地球的历史正在呼吁构造在适合性中发挥重要作用，但这并不一定意味着构造是绝对必要的氧气积聚，”他说。“可能还有其他建筑和维持氧气的方法，探索这些是我们在聪明的行星中试图做的事情之一。”

参考：“由詹姆斯·埃普里，约翰尼·梅皮，约翰尼·梅西和拉杰德·达斯预改性，大自然地质科学的巨型循环和增强碳的巨型循环和碳脱气的巨大氧化事件。
10.1038 / s41561-019-0492-6

该研究得到了国家科学基金会，美国宇航局和深碳天文台的支持。