地球27亿年前便有氧气

一块27亿年前的微小太空岩石   图片来源：Andrew Tomkins

几乎没有什么比流星划过天空更加让人感到转瞬即逝了。

然而，60块微小陨石的烧焦残骸却在澳大利亚西部的石灰岩层中存在了27亿年。它们是迄今在地球上发现的最古老太空岩石。更重要的是，这些陨石含有铁氧化物的事实证明，当时的高层大气肯定含有氧气。相关成果日前发表于《自然》杂志。

“发现微小陨石，我们就已经很吃惊了，更不要说发现那些含有铁氧化物的陨石。”来自英国伦敦帝国理工学院的Matthew Genge表示，“令人难以置信的是，这些微小的球体将古代大气困在里面，并且像百宝箱一样把它储存起来。”

该研究第一作者、来自莫纳什大学的Andrew Tomkins介绍说，最大的意外是氧气的存在。“作为地质学家，我们被教导的是，在24亿年前～23亿年前地球大气层中并没有氧气。”

多重证据支持这样一种观点，即在约24亿年前所谓的大氧化事件之前，地球的空气中仅含有微量的氧气。不过，关键之处在于这些证据均基于低层大气的构成。

由于上述陨石中含有氧，因此它肯定出现在约75千米高的高层大气中。研究人员根据陨石中氧化物矿物的类型估测，当时的氧含量可与今天大气层中的氧含量媲美——占到20%左右。

事实上，该团队发现，大气化学家曾预测，低氧早期地球的高层大气中含有大量氧气。这是因为太阳紫外线辐射会分裂水、二氧化碳、二氧化硫等分子，从而在高海拔地带释放氧气。此类反应释放的氢消失在太空中，而硫元素降落到地面。

Tomkins认为，中层大气中富含甲烷的逆温层抑制了垂直环流，从而将下面大量的缺氧空气同富含氧气的稀薄高层大气分开。同时，Tomkins希望发现更多来自整个地球历史的陨石样本，以研究高层大气可能发生了怎样的变化以及氧气可能最早出现于何时。