雪球在地球的雪球象机会和生命的早期迹象

2021-12-07 07:33:42汪杰萍导读圣安德鲁斯大学领导的一项新研究帮助回答了地球科学中最常见的问题之一，地球何时开始变得可以居住于复杂的地球的机的早生活中?由地球与环境科学学院

圣安德鲁斯大学领导的一项新研究帮助回答了地球科学中最常见的问题之一，地球何时开始变得可以居住于复杂的生命生活中?

由地球与环境科学学院领导的这项研究今天发表在《科学院院刊》(PNAS)上，通过定义先发生的期迹是大氧化事件(GOE)还是古元古代雪球地球周期来解决这一问题。 。雪球象这些全球性事件的地球的机的早相对时机对于理解大气成分和气候条件的变化以及地球上生命的最初迹象如何开始至关重要。

在地球历史的生命早期，大气层中缺乏氧气，期迹因此会对今天覆盖地球的雪球象大部分生命充满敌意。半个多世纪以来，地球的机的早地球科学家一直试图精确地确定何时大气中的生命氧气水平开始上升，从而使地球变得更适合复杂的期迹多细胞生活。科学上的雪球象共识是，氧气的地球的机的早首次显着上升发生在2.4至23亿年前的大氧化事件(GOE)期间。

与该GOE相关联的生命是，来自加拿大，南非，俄罗斯和其他地方的岩石表明发生了重大的全球冰川事件。地质证据表明，在所谓的“雪球地球”事件中，冰盖扩展到了热带地区。尽管还不清楚这些事件的相对时间。

研究人员团队着重研究了俄罗斯西北部(Fennoscandia)的一组钻芯，确定了GOE的时间，这些钻芯是国际FAR-DEEP钻探计划的一部分。科学家研究了两个岩层，较旧的Seidorechka沉积层和较年轻的Polisarka沉积层。

该团队进行了硫同位素分析，以确定每次沉积岩层时大气中的氧含量可能是多少。这就需要开发一种新的分析技术，该技术能够以高精度分析所有四个稳定的硫同位素。结果，圣安德鲁斯大学现在拥有英国唯一具有这种能力的实验室，并且是世界上第二家开发这种特定方法的实验室。

样品中每种硫同位素的相对含量的变化使研究小组能够确定这些岩石中的硫同位素是否遵循可预测的比率，质量依赖的分馏或MDF，或者它们是否未遵循可预测的比率(表明与质量无关)分馏或MIF。只有在缺少大量氧气的气氛中才能生产和保存硫MIF。当氧气含量上升时，硫MDF就会接管。因此，GOE的常见标记是岩石记录中从MIF到MDF的过渡。

分析发现，较旧的Seidorechka沉积层保留了硫MIF，而较年轻的Polisarka沉积层保留了硫 MDF条件。这意味着GOE发生在这两个岩层的沉积之间。利用以前发布的年龄限制，研究人员得出结论，GOE一定发生在2.50到24.3亿年前。这是GOE的年龄，以前认为它发生在2.48至23.9亿年前，并且限制了它发生的时间范围更窄，大约为7,000万年。

来自地球与环境科学学院的首席科学家Matthew Warke博士说：“我们的研究使我们可以明确地说，GOE早于历史上最早的雪球地球冰川化，因为据认为后者发生于大约24.2亿年这就增加了可能性，即GOE期间地球大气中氧气的上升可能引发了地球上最严重的冰川之一。

“可能发生这种情况的一种可能的机制，与我们的结果和当前的想法相一致，是大气中氧气含量的升高可能严重破坏了以甲烷为主导的温室的稳定，导致地表温度迅速下降。其他机制可能已经起作用，但是至关重要的是，我们的研究结果排除了任何援引雪球冰河作用发生在GOE之前的机制，从而解决了地球历史上最长期存在的“鸡或蛋”问题。”