白昼曾经只有6小时？地球转速变化或使氧气激增

　　潜水员正在休伦湖中部岛的沉洞中观察岩石表面紫色、白色和绿色的微生物。
　　在地球的早期，持续近20亿年的氧气水平上升过程为生物多样化奠定了基础。几十年来，科学家们一直在努力解释控制这一渐进过程的因素。当地时间8月2日，由德国马斯克普朗克海洋微生物研究所和莱布尼茨热带海洋研究中心领导的国际团队在《自然·地球科学》发文称，他们通过研究休伦湖沉洞底部极端条件下生长的微生物群落，发现地球的自转速度曾随时间的推移逐渐减慢，白昼因此变长。这一改变可能增加了蓝藻细菌释放的氧气量，进而决定了地球的氧合时间。
　　休伦湖沉洞位于水面下80英尺处，此处的水质富含硫，而含氧量较低。沉洞中茂密、鲜艳的细菌，被认为是单细胞生物的典型代表。数十亿年前，单细胞生物形成了席子状的菌落，覆盖了陆地和海底表面。研究人员指出，白昼时间延长增加了光合微生物菌落释放的氧气量，虽然地球现在每24小时才自转一周，但年幼地球的白昼可能只有约6小时。
　　作为第一批光合微生物，声名狼藉的蓝藻已经在地球上生活了数十亿年。这些生活在原始海洋中的简单生物大量释放氧气，促成了多细胞动物的诞生，并让地球蜕变为大气含氧量约21%的富氧星球。在休伦湖的沉洞中，紫色产氧蓝藻与白色硫氧化细菌展开了激烈竞争，后者以硫而非阳光作为主要能源。随着环境条件的缓慢变化，两种生物不断进行＂拉锯战＂。在白昼和夜晚，白色的食硫菌覆盖了蓝藻，阻止它们接触阳光，抑制了蓝藻的光合作用；然而，当日照水平上升并达到某个临界阈值时，硫氧化细菌又会潜伏到蓝藻之下，放任它们产生氧气。
　　此前，曾有研究人员观察到硫氧化细菌的垂直迁移现象，但新研究首次在微生物运动、氧气生成速率以及地球白昼长度之间建立了联系。研究人员Judith Klatt说：＂与沉洞微生物表现出来的类似竞争现象，可能延迟了地球早期氧气的生产。＂随后，Klatt又通过实验室测试证实了这一观点。
　　在地球历史的大部分时期，大气中的氧气都是非常稀缺的。学界认为，地球氧气剧增经历了两大阶段：24亿年前的大氧化事件造成第一次氧气激增，这次事件很可能由蓝藻推动；大约20亿年后，新元古代氧化事件造成了第二次氧气激增。此外，研究人员还表示，自从46亿年前地球形成以来，它的自转速度一直在缓慢下降，其原因可能与月球引力造成的潮汐摩擦有关。
　　编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵
　　期刊来源：《自然·地球科学》
　　期刊编号：1752-0894
　　原文链接：https://phys.org/news/2021-08-lake-huron-sinkhole-oxygen-early.html
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