遠古火山活動(dòng)可能促進(jìn)海洋生物進(jìn)化

2025/3/11 10:41:56    來(lái)源：新華社

　　一個(gè)國際團隊通過(guò)研究遠古微生物化石——疊層石發(fā)現，大約27.5億年前，活躍的火山活動(dòng)和海底地熱活動(dòng)將大量的銨帶到海洋表層，再通過(guò)一些化學(xué)作用過(guò)程，為微生物提供充足的氮元素。這可能促進(jìn)了海洋生物進(jìn)化，推動(dòng)地球發(fā)生“大氧化事件”。

　　疊層石是地球上最古老的化石之一，由藍細菌等微生物沉積形成，記錄了早期生命活動(dòng)。由英國、德國和南非等多國研究人員組成的團隊報告說(shuō)，他們分析了津巴布韋南部出土的疊層石，通過(guò)其中的氮-15同位素含量追溯早期的氮循環(huán)，得出了以上結論。論文發(fā)表在英國《自然-通訊》雜志上。

　　氮是地球大氣中含量最多的元素，動(dòng)植物體中的蛋白質(zhì)都含有氮，而最重要的含氮礦物是硝酸鹽。氮有兩種天然同位素：氮-14和氮-15，其中氮-14的豐度超過(guò)99%。

　　生物在兩種同位素中偏好氮-14。陸地微生物吸收大氣中的氮，因此陸地有機物中氮-14更多，氮-15偏少；海洋微生物在無(wú)氧條件下通過(guò)反硝化作用，將硝酸鹽/亞硝酸鹽轉化成一氧化氮和氮氣釋放到大氣中，更多的氮-14在此過(guò)程中進(jìn)入大氣，留下的有機物中氮-15含量相對較高。此前人們發(fā)現，形成于28億年前至26億年前的地質(zhì)沉積物中，氮-15含量異常高，這可能就是微生物繁榮導致的。

　　新研究顯示，這批疊層石形成于27.5億年前至27.3億年前，其中的氮-15含量顯著(zhù)高于標準值，與當時(shí)的全球狀況一致；而同期的深海頁(yè)巖中氮-15的含量比標準值要低。在這一時(shí)期，地球表面絕大部分是海洋，地幔翻轉造成了劇烈的火山活動(dòng)和海底熱液活動(dòng)。

　　研究人員認為，這些地質(zhì)活動(dòng)使富含銨的深海海水上升到表層，同時(shí)帶來(lái)更多銅、鉬、鋅等對生物有用的元素，為淺海微生物的繁榮創(chuàng )造有利條件。微生物光合作用為隨后發(fā)生的“大氧化事件”即大氣中的游離氧含量突然增加打下基礎，并可能促進(jìn)了海洋生物進(jìn)化及生物多樣性發(fā)展。

　　早期大氣中不含游離氧，微生物光合作用產(chǎn)生的氧氣迅速被還原性物質(zhì)破壞、消耗。大約在26億年前，大氣氧含量突然增加，永久改變了地球環(huán)境和生物圈，而海洋微生物繁榮則被認為是增加氧氣供給的一個(gè)重要原因。

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