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你每天都在不经意地呼吸着氧气，似乎氧气不存在一样。但你想过没有，假如空气中没有大量的氧气，那会发生什么？毫无疑问，肯定会发生一次更大规模的地球生物灭绝事件！当你从这个角度看氧气的价值的时候，就会发现，氧气原来是地球现存的包括人类在内的所有嗜氧生命的支柱！
不过你要知道，今天的氧气浓度并不是地球生来就有的，对于45亿岁的地球来说，它几乎是在走完一半生命历程的时候才有的。而在地球诞生之初，氧只是以元素的状态存在于水或岩石中。之后，氧气才开始出现在大气和海洋中，但在大气中的含量仍不足1%，也无法成为今天地球嗜氧生命的支柱。
那么嗜氧生命的“氧”究竟从何而来？这个问题问起来轻松，但让科学家回答起来，却非常艰难——
早期的产氧大户
难“成气候”之谜
科学家证实，真正第一个为地球贡献氧气的产氧大户就是能促进光合作用的一种水生细菌，又叫蓝绿藻，它们诞生于距今30亿年前的海洋里。
最近，美国耶鲁大学的科学家为这个产氧大户的真实贡献找到了新的铁证。科学家分析了南非一些有29.5亿年历史的岩石中钼的含量。这些岩石位于海岸边一处浅海的水下，因为其中的钼同位素参与了锰的氧化反应，而这种反应需要氧气支持，所以这些化学痕迹证明，当时蓝绿藻确实在海洋表面制造了很多氧气，是名副其实的产氧大户。
但就是这么优秀的产氧大户，也没有能力把当时空气中的氧气含量从1%，提高到今天的21%。为什么它们最初很难“成气候”呢？主要是因为它们受到了能产生甲烷气体的细菌的阻止和破坏：当时作为地球生命霸主的产烷细菌制造的甲烷，能够与氧气发生化学反应，从而消耗掉氧气。这些产甲烷细菌都生活在有水的地方，它们能够在沼泽和水塘等缺氧环境下主要依靠镍来生存。
那么后来，氧气是如何“成气候”的呢？
地面火山与产氧大户
共同发力了
加拿大科学家认为，氧气“成气候”的前提应该是那些能够阻止氧气聚集的产烷细菌的衰亡。那么产烷细菌又是如何走向衰亡的呢？
加拿大科学家对取自澳大利亚西部地下深处的一类水成岩进行了分析。这些水成岩能在其内部保存岩石形成时发生的氧化和其他化学反应的证据，而且还能够监测38亿年前海洋中镍的含量。科学家发现，在27亿年前到25亿年前之间，镍的数量大大减少。因为镍是产甲烷细菌的重要“维生素”，没有丰富的镍，产烷细菌身体里的生物酶就会受损，这样它们就难以存活。所以镍的减少，就意味着产烷细菌的减少；而产烷细菌的减少就会为氧气的聚集创造最有利条件。
那么，那时期的镍为什么会减少呢？原来，在那个时期，地壳变凉，地下火山喷发不那么频繁了，因此火山爆发时喷入海洋中的镍的数量就大大减少了，这才使产生甲烷的微生物慢慢消亡。
其实促使氧气“成气候”的最大功臣应该是地面的火山。科学家利用一个火山排气模型研究地壳变化与氧气形成的关系，结果发现，随着地球大陆的出现和火山爆发越来越多地发生在地上而不是水下，这导致岩浆的挥发物在较低的压力下被排放出来，于是排出的硫元素由以硫化氢（H2S）形式转化为以二氧化硫（SO2）形式释放，这种转化随后促成了海洋硫酸盐的还原，以及地球大气层的最终氧化。
这就是说，地面火山与蓝绿藻共同发力，才促使地球大气出现了更多氧气，也最终使氧气在地球大气中真的“成气候”了。
氧气何时开始
“哺育”嗜养生命的？
既然氧气在地球上空“成气候”的时间在25至27亿年前，那么氧气何时开始滋养嗜氧生命的呢？美国科学家的一项新的研究表明，具体时间很可能在27亿年前。
科学家研究了变成化石的固醇——这是一类制造过程需要氧的有机化合物。为了更好地确定这些27亿年前就出现在地球上的固醇与氧气的关系，他们用酿酒酵母进行了实验，因为这种酵母与那些变成化石的固醇载体——真核生物是远亲。结果发现，酵母在极低浓度的氧存在的条件下能产生固醇。这一发现提示人们，类似酵母的生物在27亿年前就学会利用当时浓度并不是很高的氧气维持生命了。
尽管大规模的嗜氧生命来得“稍晚一些”，但对嗜氧生命的杰出代表——人类来说，还是非常值得庆幸的：如果没有那时间的嗜氧生命的出现，后来就不能有人类的诞生。
氧气“成气候”之初曾遭
“雾霾”干扰？
有趣的是，在生命支柱开始发挥滋养嗜氧生命的力量的时候，地球上空并不总是能看到蓝天白云，因为地球大气会周期性地出现“雾霾”。也正是由于“雾霾”的存在，才导致在25亿年前，生命支柱没有能有效发挥作用，地球上的嗜氧生命也没有能够“大规模爆发”。
这个结论是英国和美国研究人员最近通过分析来自25亿年前的海洋沉积物得到的。因为这些海洋沉积物很多是来自大气中漂浮的不含碳氢的化合物和富含碳氢的化合物，而且这些化合物沉积后出现了分层次的堆积现象。这一怪异现象其实表明，那时期频繁的微生物活动，导致地球早期的大气层会周期性地在不含碳氢的化合物状态和富含碳氢的化合物状态间转换；当进入后一种状态，大气会被一层有机物组成的“雾霾”所笼罩，其类似状态目前能在土卫六的上空观察到。
科学家认为，地球大气层不断周期性变化的这种状态一直持续到24.8亿至23.2亿年前的“大氧化事件”——地球大气中的游离氧含量突然增加的事件发生前，才停止。这表明那时的“雾霾”阻碍了地球上空氧气的团聚，封杀了嗜氧生物的爆发，使得氧气的浓度无法占到目前的21%的这个空气比例。而当“雾霾”散尽后，地球上才出现了“大氧化事件”。不过那时期的“雾霾”是因何消失的，目前还是一个谜。
科学家指出，研究地球氧气的演变历史，对于研究地球大气和地球生物变化历史，具有非常重要的意义，人们可以依据这些成果破解许多遗留的相关谜题。
不过你要知道，今天的氧气浓度并不是地球生来就有的，对于45亿岁的地球来说，它几乎是在走完一半生命历程的时候才有的。而在地球诞生之初，氧只是以元素的状态存在于水或岩石中。之后，氧气才开始出现在大气和海洋中，但在大气中的含量仍不足1%，也无法成为今天地球嗜氧生命的支柱。
那么嗜氧生命的“氧”究竟从何而来？这个问题问起来轻松，但让科学家回答起来，却非常艰难——
早期的产氧大户
难“成气候”之谜
科学家证实，真正第一个为地球贡献氧气的产氧大户就是能促进光合作用的一种水生细菌，又叫蓝绿藻，它们诞生于距今30亿年前的海洋里。
最近，美国耶鲁大学的科学家为这个产氧大户的真实贡献找到了新的铁证。科学家分析了南非一些有29.5亿年历史的岩石中钼的含量。这些岩石位于海岸边一处浅海的水下，因为其中的钼同位素参与了锰的氧化反应，而这种反应需要氧气支持，所以这些化学痕迹证明，当时蓝绿藻确实在海洋表面制造了很多氧气，是名副其实的产氧大户。
但就是这么优秀的产氧大户，也没有能力把当时空气中的氧气含量从1%，提高到今天的21%。为什么它们最初很难“成气候”呢？主要是因为它们受到了能产生甲烷气体的细菌的阻止和破坏：当时作为地球生命霸主的产烷细菌制造的甲烷，能够与氧气发生化学反应，从而消耗掉氧气。这些产甲烷细菌都生活在有水的地方，它们能够在沼泽和水塘等缺氧环境下主要依靠镍来生存。
那么后来，氧气是如何“成气候”的呢？
地面火山与产氧大户
共同发力了
加拿大科学家认为，氧气“成气候”的前提应该是那些能够阻止氧气聚集的产烷细菌的衰亡。那么产烷细菌又是如何走向衰亡的呢？
加拿大科学家对取自澳大利亚西部地下深处的一类水成岩进行了分析。这些水成岩能在其内部保存岩石形成时发生的氧化和其他化学反应的证据，而且还能够监测38亿年前海洋中镍的含量。科学家发现，在27亿年前到25亿年前之间，镍的数量大大减少。因为镍是产甲烷细菌的重要“维生素”，没有丰富的镍，产烷细菌身体里的生物酶就会受损，这样它们就难以存活。所以镍的减少，就意味着产烷细菌的减少；而产烷细菌的减少就会为氧气的聚集创造最有利条件。
那么，那时期的镍为什么会减少呢？原来，在那个时期，地壳变凉，地下火山喷发不那么频繁了，因此火山爆发时喷入海洋中的镍的数量就大大减少了，这才使产生甲烷的微生物慢慢消亡。
其实促使氧气“成气候”的最大功臣应该是地面的火山。科学家利用一个火山排气模型研究地壳变化与氧气形成的关系，结果发现，随着地球大陆的出现和火山爆发越来越多地发生在地上而不是水下，这导致岩浆的挥发物在较低的压力下被排放出来，于是排出的硫元素由以硫化氢（H2S）形式转化为以二氧化硫（SO2）形式释放，这种转化随后促成了海洋硫酸盐的还原，以及地球大气层的最终氧化。
这就是说，地面火山与蓝绿藻共同发力，才促使地球大气出现了更多氧气，也最终使氧气在地球大气中真的“成气候”了。
氧气何时开始
“哺育”嗜养生命的？
既然氧气在地球上空“成气候”的时间在25至27亿年前，那么氧气何时开始滋养嗜氧生命的呢？美国科学家的一项新的研究表明，具体时间很可能在27亿年前。
科学家研究了变成化石的固醇——这是一类制造过程需要氧的有机化合物。为了更好地确定这些27亿年前就出现在地球上的固醇与氧气的关系，他们用酿酒酵母进行了实验，因为这种酵母与那些变成化石的固醇载体——真核生物是远亲。结果发现，酵母在极低浓度的氧存在的条件下能产生固醇。这一发现提示人们，类似酵母的生物在27亿年前就学会利用当时浓度并不是很高的氧气维持生命了。
尽管大规模的嗜氧生命来得“稍晚一些”，但对嗜氧生命的杰出代表——人类来说，还是非常值得庆幸的：如果没有那时间的嗜氧生命的出现，后来就不能有人类的诞生。
氧气“成气候”之初曾遭
“雾霾”干扰？
有趣的是，在生命支柱开始发挥滋养嗜氧生命的力量的时候，地球上空并不总是能看到蓝天白云，因为地球大气会周期性地出现“雾霾”。也正是由于“雾霾”的存在，才导致在25亿年前，生命支柱没有能有效发挥作用，地球上的嗜氧生命也没有能够“大规模爆发”。
这个结论是英国和美国研究人员最近通过分析来自25亿年前的海洋沉积物得到的。因为这些海洋沉积物很多是来自大气中漂浮的不含碳氢的化合物和富含碳氢的化合物，而且这些化合物沉积后出现了分层次的堆积现象。这一怪异现象其实表明，那时期频繁的微生物活动，导致地球早期的大气层会周期性地在不含碳氢的化合物状态和富含碳氢的化合物状态间转换；当进入后一种状态，大气会被一层有机物组成的“雾霾”所笼罩，其类似状态目前能在土卫六的上空观察到。
科学家认为，地球大气层不断周期性变化的这种状态一直持续到24.8亿至23.2亿年前的“大氧化事件”——地球大气中的游离氧含量突然增加的事件发生前，才停止。这表明那时的“雾霾”阻碍了地球上空氧气的团聚，封杀了嗜氧生物的爆发，使得氧气的浓度无法占到目前的21%的这个空气比例。而当“雾霾”散尽后，地球上才出现了“大氧化事件”。不过那时期的“雾霾”是因何消失的，目前还是一个谜。
科学家指出，研究地球氧气的演变历史，对于研究地球大气和地球生物变化历史，具有非常重要的意义，人们可以依据这些成果破解许多遗留的相关谜题。