地球自转减缓与大气氧化的关系

来源: ScienceAlert

地球自转减慢导致天数延长,这可能与地球大气层的氧化有关。蓝细菌在大氧化事件中起到了关键作用,而地球自转速度的变化影响了这些微生物的光合作用和氧气的产生。

自从大约45亿年前地球形成以来,地球的自转一直在逐渐减慢,因此地球的天数也在逐渐变长。虽然这种减慢在人类的时间尺度上并不明显,但它足以在漫长的岁月中产生显著的变化。新的研究表明,这些变化中,或许对我们来说最重要的是:地球天数的延长现在被认为与地球大气层的氧化有关。具体来说,大约24亿年前出现的蓝绿藻(或蓝细菌)由于地球天数的增长,能够作为新陈代谢的副产品产生更多的氧气。

地球自转减慢的原因是月球对地球施加的引力作用,这导致了旋转减速,因为月球正在逐渐远离地球。根据化石记录,14亿年前的天数只有18小时,7000万年前比现在短半小时。证据表明,我们每世纪增加1.8毫秒。另一个组成部分是被称为大氧化事件的现象——当蓝细菌大量出现时,地球大气中的氧气急剧显著上升。如果没有这种氧化,科学家认为我们所知的生命可能不会出现。

科学家们通过研究密歇根湖中的中间岛洼地中的微生物垫,发现这些微生物垫被认为是负责大氧化事件的蓝细菌的类似物。在湖底,通过光合作用产生氧气的紫色蓝细菌和代谢硫的白色微生物在微生物垫中竞争。在夜间,白色微生物上升到微生物垫的顶部并进行硫代谢。当白天到来,太阳升得足够高时,白色微生物退去,紫色蓝细菌上升到顶部。

这意味着蓝细菌能够产生氧气的白天窗口非常有限——这一事实引起了密歇根大学的海洋学家Brian Arbic的注意。他怀疑地球历史上天长的变化是否影响了光合作用。为了验证这一假设,研究团队在自然环境和实验室设置中对微生物进行了实验和测量。他们还根据结果进行了详细的建模研究,将阳光与微生物氧气生产、微生物氧气生产与地球历史联系起来。

这些结果被纳入全球氧气水平模型,研究团队发现天数的延长与地球氧气增加有关——不仅是大氧化事件,还有另一个被称为新元古代氧化事件的第二次大气氧化事件,大约发生在5.5亿到8亿年前。这项研究已发表在《自然-地球科学》上。

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原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/2021年英语网页/Earths Rotation Is Slowing Down And It Could Be Why We Have Oxygen For Life ScienceAlert.txt

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