找到了！为大气输氧的功臣

命是氧气给的，氧气是谁给的

绝大部分地球生物都离不开氧气，套句时髦话说，我们的命是氧气给的。那你有没有想过，氧气是“谁”给的？

所有初中化学尚未还给老师的人都知道，大气中氧气含量约为21%。但这是现代的状况。实际上，在地球近46亿年的历史中，近一半的时间里，可供呼吸的自由氧气分子含量还不到这个数字的0.001%。

转机发生在近24亿年前。在短短的几百万年里（嗯，对于地球老爷爷来说确实很短），大气中的氧含量迅速增加到原来的千倍以上，这就是著名的“大氧化”事件。

这次为大气增氧的主要是原始生命体。约36亿年前，地球最初的生命原核生物诞生。它们（其中又以蓝细菌为主）吸收二氧化碳，通过光合作用合成糖类（即有机碳），同时释放氧气。拜它们勤恳工作所赐，古地球的大量还原性物质被消耗，氧气渐渐积攒起来。其一大后果，就是细胞结构更复杂的真核生物出现。

你以为地球生命从此就开始热热闹闹的发展演化了吗？并不。在随后的十几亿年内，大气氧含量并未进一步提高，甚至还有所下降，低于“大氧化”时期的水平，多细胞真核生物的演化也随之停滞不前。要不是第二次增氧事件发生，你我今天可能还在海里一成不变地进行光合作用。

“生命大爆发”的幕后推手

距今约5.4亿年前，地球的时钟走到了寒武纪。同样在短短的几百万年内，生命突然有了爆炸式的增长。几十亿年来朴素低调、没怎么改头换面的原始微生物们仿佛一夕之间开了窍，开始了千姿百态的演变，今天我们能看到的各種动物门类，几乎都在这一时期同时出现。这就是进化史上最诱人的一个谜团——“寒武纪生命大爆发”。

到底是什么力量，推开了地球生命快速演化的大门？

数年前，由中国科学院南京地质古生物研究所和英国伦敦大学学院合组的科研团队，就注意到了氧气在其中扮演的重要角色。他们分析了自9亿年前以来全球海水碳酸盐的碳同位素演变，发现从那时开始到约5.4亿年前，海中的有机碳发生过多次大规模减少。这意味着原本浑浊、缺氧的海水多次被氧化，直到变得清澈、富氧。同时，大气的氧含量也增加到了现代含量的60%以上。其中在距今约5.7亿年时发生的，更是地球历史上规模最大的一次氧化事件。无疑，这一系列氧化事件跟寒武纪生命大爆发在时间上是吻合的。而且，在寒武纪大爆发之后，大规模增氧事件就再也没发生过。

但这一来，另一个问题出现了：那些年里，地球上究竟发生了什么，才产生了如此多的氧？循着上述线索，中英科学家们继续追寻，日前终于得出一个靠谱的结论。

打破“死亡循环”

前面说过，在前寒武纪的海洋中蓝细菌们孜孜不倦地制造着氧气，但很遗憾，它们同时也是耗氧大户。除了光合作用，它们也在进行有氧呼吸，生成二氧化碳、水和能量，一个循环下来，大气中的氧并未增多，甚至还有所减少。因为它们死后，尸体的有机质分解也要耗氧（没错，这就是臭水塘里鱼虾缺氧死亡的一大原因）。

幸好，海里还生活着另一群小可爱——硫酸盐还原菌，它们能将硫酸盐还原成黄铁矿等硫化物，同时放出氧气。但问题是，它们的“食物”、制氧的原料硫酸盐从哪来？

科学家们注意到，在关键的5.7亿年前后，地球正发生着一场轰轰烈烈的巨变。各大陆块撞击、聚合，形成冈瓦纳超大陆。板块聚合造成猛烈的造山运动，使得大量富含硫酸盐的蒸发岩被剥蚀、冲进海洋里，为硫酸盐还原菌提供了丰盛的“大餐”。在蒸发岩喂养下的小可爱们茁壮成长，“拉出”许许多多黄铁矿，以及对我们至关重要的氧气。

科研团队进一步比对了地质历史上6次超大陆聚合事件与几次大气氧含量显著增加事件，发现二者在时间上十分契合。另外可作为佐证的是，通过数学模型计算，新生代青藏高原隆起后蒸发岩输入海洋的通量，与海洋氧化所需的蒸发岩输入通量基本相当。

蒸发岩的加入，打破了前寒武纪海洋中氧气“收支相抵”的状况，并引发了一串“连锁反应”：首先，富余的氧气氧化分解了蓝细菌的尸骸，浑浊的海水于是渐渐澄清。这一过程中产生的二氧化碳导致温室效应，加热了地球，又反过来加强了风化作用，使更多蒸发岩被剥蚀、进入海洋，从而产生更多氧气。而当氧含量达到动物生存的最低需求时，海绵等以海中有机质为食的原始动物出现，进一步清扫了海洋，减少了有机质分解对氧气的消耗。