古老海洋長達十億年缺氧

記者秦安妮/編譯: 當登陸火星的兩個探測器尋找水與生命存在的跡象時,地理化學家在地球上發現,古老海洋的存在形式與今天迥然不同。數據顯示,地球的「生命之母」--海洋,它在久遠年代時的含氧量低於現在,而且,海洋不含氧的時間可能比以前推測的要長十億年。

由國家自然基金(NSF)支持,與美國羅徹斯特大學攜手的科學家研究出一種新方法,用於揭示全球海洋中含氧量變遷的狀況。大部分地質學家認為二十億年前海中沒有氧氣,五億年前則含有豐富的氧氣,但是對過渡期的狀況則不得而知。

該項目負責人巴瑞亞(Enriqueta Barrera)說:「這項研究利用一種使用鉬同位素的新方法,科學家可以據此確定世界海洋環境的變遷。這些同位素為他們打開了一扇大門,讓他們成功探索五至二十億年期間海洋缺氧時的狀況。」

地球化學家已經知道如何測量特定地域古老含氧量,但是還不能測定地球上所有海洋的含氧量。

本研究報告的第一作者葛兒.阿諾(Gail Arnold)用她和研究夥伴瓊.巴林(Jane Barling)、艾芮兒.安帛(Ariel Anbar)發展出的新方法檢測了澳洲北部的岩石,十億年前這裡曾經是海底。以前的研究人員都是鑽入岩石數公尺,檢測其化學成份,以證實它含有關於原始海洋的資訊。巴若小組的成員則把那些岩石帶回實驗室,用新技術測量這些岩石中鉬同位素的含量。

河水把鉬帶到大海,這種元素溶解在海水中,一待就是上萬年。因為鉬以溶質形式在海中待的時間很長,和海洋中的成份混合得很好,所以它被視為絕佳的地球指標。然後,它以瀋澱物的形式留在海底,分為富氧瀋澱物和貧氧瀋澱物。

羅徹斯特大學的研究小組和密蘇里大學的提莫西.萊恩斯(Timothy Lyons)合作,檢測現代海底瀋澱物的樣本。他們發現,海洋瀋澱物中鉬同位素的化學變化是不同的,決定因素就是它們所處海水的含氧量。他們還在特定類型的岩石中發現了記載古老海洋歷史的鉬。與現代海底瀋澱物相比,澳洲北部的岩石告訴我們:十億年前海洋的含氧量低得多。

問題是,含氧量低多少?真核細胞是構成除了細菌以外所有有機體的基礎,地質學的記錄顯示它有二十七億年的歷史。但是這些現代植物與動物的始祖直到五億年前才大量出現,而那時恰好是海洋開始富氧的時期。哈佛大學古生物學家安德魯.諾爾(Andrew Knoll)以前曾經提出一個假說:古時較複雜的真核細胞勉強維持生計,而細菌多產繁榮的關鍵原因,可能是海洋缺氧。阿諾的研究向證實這個假說邁出了很重要的一步。

「想想我們對自己星球的歷史瞭解得這麼少,真讓人慚愧。」安帛說,「海中有沒有氧,你會認為這是一個很容易回答的化學問題。我們的研究則說明瞭從石頭裡摳出點資訊有多難,而且,要瞭解我們的起源還有那麼多東西需要探索。」

下一步要做的是分析古老海洋中的含氧量到底比現在少多少。研究的結論不僅有助於揭示地球演化之謎,而且對探索外星的生物大有裨益。--轉自臺灣大紀元時報

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