现代快报讯（记者 阿里亚 胡玉梅）空气中的氧气是我们赖以生存的气体。假如没有氧气，地球上将是一片荒芜的沙漠，没有一丝生机。还记得《流浪地球》吗？极寒缺氧的恶劣生存环境迫使人类只能躲进地下城生存。影片中，人们通过从土壤中提取氧气，为地下城提供循环空气。

在地球生命史上，确实曾有过这样的气候。远古地球极端缺氧，在 5.8 — 5.2 亿年前后，氧气却快速增加了。这是怎么回事？9 月 2 日，中英两国科学家在《自然—地球科学》（Nature Geoscience）发表论文，认为声势浩大的造山运动将大量蒸发岩输入海洋。蒸发岩作为一种氧化剂，使得大气和海洋中的氧气快速增加，为大型复杂多细胞生物的快速演化提供了基础。

24 亿年前，氧气仅为现代氧含量的 0.001%

地球已经 46 亿岁 " 高龄 " 了。在很久以前，空气中几乎是没有氧气的。所以，此时的地球还是光秃秃的看不到一丝绿色。

但很快，在地球 22 亿岁的时候（距今约 24 亿年前）终于发生了一件让人庆幸的事：氧气大量出现了。" 这是著名的‘大氧化事件’。它指在相对较短的时间内，大气氧含量显著上升的过程。" 中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎告诉现代快报记者，地球历史上曾发生过 2 次大气快速增氧事件，才有了占据现代大气含量 21% 的氧气。

这第一次大氧化事件改变了地球。在那之前，可供呼吸的自由氧气分子的含量，还不到现在大气氧含量的 0.001%。大约 24 亿年后，这个数字增加到了 1%，各种各样的动物和植物开始在地球上出现。此时，一些低等的藻类植物进行光合作用，但产生的氧气一直被大气中的还原性气体通过氧化作用消耗掉。

" 因此，氧气在 1% 的浓度上又持续了近 20 亿年。" 朱茂炎解释说，大气中的氧气永不停歇地产生和消耗，两者的博弈决定大气中氧气的增减。如果产生和消耗的氧气正好可以互相抵消，对大气中的氧气来说，一个循环下来，无增亦无减。

△两次快速增氧事件

5.8 亿年前，氧气剧增，促进了动物演化

直到 5.8 — 5.2 亿年前，第二次大氧化事件发生，这个平衡才被打破。朱茂炎表示，这第二次增氧事件，使大气氧含量剧增到现在大气氧含量的 60% 以上的水平。大洋全部氧化，多细胞真核生物大辐射、动物的快速起源和寒武纪大爆发 …… 在这一转折点，地球生命迎来最辉煌的阶段。

前寒武纪海洋中的氧含量为何长期很低？目前学界有一个理论模型，即 " 有机质碳库模型 "。该模型认为，前寒武纪海洋中进行光合作用的主要是细菌、蓝藻等微生物。它们死亡后的有机质在海水中不断积累，大量消耗海水中的氧气，从而导致缺氧。" 也就是说，前寒武纪海洋中存在一个巨大有机碳库，阻止了氧含量的增加。" 朱茂炎说，这种缺氧的海洋类似于现在的巨大沼泽池，水中大量腐殖的有机质不断消耗着氧气。因此，水质浑浊并缺氧。

那么，浑浊缺氧的前寒武纪海洋是如何变得清澈富含氧气的呢？目前流行的假说认为：5.8 亿 -5.2 亿这段时间，高等动物的出现是关键性因素。它们通过捕食生物死亡后的有机质，降低了海水中氧气的消耗，最终导致了氧含量的增加。

不过，该假说与当时大气和海洋氧含量的多次大规模波动，生物的阶段性演化的实际情况却是不一致的。

新研究解释地球早期缺氧海洋如何被氧化

在 9 月 2 日发表于《自然—地球科学》的研究中，朱茂炎等中英合作团队耗时数年，分析 9 亿年以来全球海水碳酸盐的碳同位素（δ13C）演变过程。他们发现，前寒武纪海洋中的有机碳库在 5.7 亿年之后明显减少，表明该时期深部海洋已经开始氧化。

该研究团队提出了一个新的地球系统模型解释了这一现象。他们认为，5.7 亿年前后地球上的主要大陆通过拼合形成了一个超级中央造山带，将 8 亿年前后大量沉积的蒸发岩矿物风化剥蚀输入海洋。据介绍，造山带往往形成相对隆起的山脉，风化能力和往海洋输送物质的能力都会明显加强。恰是此时，即 8 亿年前后，地球上沉积了很厚的蒸发岩。

" 富含硫酸盐的蒸发岩是一种氧化剂，可以氧化海水中的有机质。" 朱茂炎告诉现代快报记者，正因为 5.7 亿年前声势浩大的造山运动，富含硫酸盐的蒸发岩才得以进入海水中消耗掉了有机质。因此，产生的氧气就净增了。之后，地球上的氧气重新建立起了平衡，这个平衡一直维持到现在，即产生的氧气跟最终消耗的氧气相互抵消，达到了现在 21% 的可供呼吸的自由氧分子的含量。

（朱茂炎研究院供图 编辑 高淼）