新研究表明：地球自转速度减慢是导致氧气产生的原因

 一项新研究显示，地球自转速度在大约24亿年前开始放缓，这可能是地球上氧气的增长的主要原因之一。

由密歇根大学研究人员领导的一组科学家认为，地球自转速度减慢导致持续的日光促使细菌产生大量氧气。

研究人员的这一灵感来自于对密歇根州休伦湖水面以下80英尺（约24.38米）富含硫和低氧的微生物群落的分析。

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休伦湖水富含硫而含氧量低。在湖底生长着颜色鲜艳的蓝菌。蓝菌被认为是数十亿年前形成垫状菌落的单细胞生物的良好类似物，覆盖陆地和海底表面。

研究人员将充满蓝菌的垫子带到表面，让它们暴露在不同数量的光线下26小时——他们发现更连续的光线会导致微生物产生更多的氧气。

该团队在密歇根大学的新闻稿中分享说，这些结果揭示了地球的氧化历史与其自转速率之间以前未被考虑的联系。

密歇根大学地球微生物学家格雷戈里·迪克（Gregory Dick）是该研究的通讯作者之一，他在一份声明中说：“地球科学中一个经久不衰的问题是地球大气如何获得氧气、何时发生这种氧化作用，以及氧化作用是由哪些因素控制。

“我们的研究表明，地球自转的速度——换句话说，它的白天长度——可能对地球氧化的模式和时间产生了重要影响。”

较长日照会增加光合微生物释放的氧气量这一发现，让研究团队反过来得出了更加惊人的结论——虽然地球现在每24小时自转一次，但在地球初期，白天的长度可能只有6小时！这一发现指出了地球氧合历史与其自转速率之间先前未被考虑的联系。

大约24亿年前，地球大气中的氧气非常少，几乎无法测量，所以我们所知道的动植物都无法生存。 相反，微生物吸入二氧化碳，在蓝藻的情况下，在光合作用的最早形式中产生氧气。

该研究的主要作者、德国马克思普朗克研究所的生物地球化学家朱迪思·克拉特（Judith Klatt）说，起初氧气含量非常低，但在大约4亿年后，地球大气层的氧气含量达到了我们现在的十分之一——这是一个巨大的飞跃。

她说，氧气量的爆发式增长使植物和动物得以进化，其他植物现在也加入了制造氧气的队伍。

考虑到这一点，该团队着手了解氧气爆发可能来自何处，并开始观察休伦湖的中岛污水坑。

这片水域有一层有4亿年历史的石灰岩、白云岩和石膏基岩，这些基岩是由曾经覆盖整个大陆的咸水海形成的。它也是令人惊叹的紫色产氧蓝藻的家园，它们利用光合作用产生氧气。

然而，还有另一种细菌与竞争空间的蓝藻一起生活。这种白色的硫氧化细菌在白天和晚上覆盖蓝藻，阻止它们接触阳光并阻止它们进行产氧光合作用。

当阳光水平增加到临界阈值时，硫氧化细菌迁移回光合蓝藻下方，使它们开始产生氧气。

之前的研究已经观察到两者之间的竞争关系，但密歇根大学此次研究发现这些运动如何与地球的昼长如何影响氧气产生率有关。

克拉特说：“中岛污水池垫中的两组微生物竞争最上面的位置，硫氧化细菌有时会遮蔽光合作用活跃的蓝藻。

“有可能是微生物之间类似的竞争导致了地球早期氧气生产的延迟。”

理解昼长变化与地球氧合作用之间的可能联系的关键是，更长的白天延长了下午的高光期，使光合蓝藻产生更多的氧气。

迪克说：“这个想法是，由于白天较短，下午高光条件下的窗口较短，那些白色的硫食细菌将在一天中的大部分时间位于光合细菌的顶部，从而限制氧气的产生。”

该团队的研究结果于8月2日在线发表在《自然·地球科学》杂志上。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-9852919/New-theory-Earths-longer-days-kick-started-oxygen-growth.html