地球的自轉正在減慢，這或許可以解釋為什么我們有氧氣

自大約 45 億年前形成以來，地球的自轉速度逐漸減慢，白晝也因此逐漸變長。

雖然地球的減速在人類的時間尺度上并不明顯，但足以在億萬年內發(fā)生重大變化。根據 2021 年的一項研究，這些變化之一可能是最重要的變化：根據 2021 年的一項研究，白天的延長與地球大氣層的氧合有關。

具體來說，大約 24 億年前出現和增殖的藍綠藻（或藍藻）本可以產生更多的氧氣作為代謝副產品，因為地球的白天變長了。

相關：研究顯示，在大氧化事件之前地球上就出現了氧代謝

查看下面的視頻以了解研究摘要。

“地球科學中一個經久不衰的問題是，地球大氣層是如何獲得氧氣的，以及是什么因素控制了這種氧化發(fā)生的時間?！?a>微生物學家格雷戈里·迪克密歇根大學在 2021 年解釋。

“我們的研究表明，地球自轉的速度——換句話說，它的白天長度——可能對地球氧化的模式和時間產生了重要影響?！?/p>

這個故事有兩個主要組成部分，乍一看，它們似乎沒有太大關系。首先是地球的自轉速度正在減慢。

地球自轉減慢的原因是月球對地球施加引力，這會導致旋轉減速，因為月亮正在逐漸拉開距離。

我們知道，根據化石記錄，那段日子只是18 小時長14億年前，以及縮短半小時比 7000 萬年前的今天還要多。有證據表明，我們正在獲得1.8毫秒一個世紀.

第二個組件是稱為大氧化事件– 當藍藻大量出現以至于地球大氣層的氧氣急劇上升時。

如果沒有這種氧化，科學家們認為我們所知道的生命就不可能出現;因此，盡管藍藻可能警察今天有點側目，如果沒有他們，我們可能不會在這里。

關于這一事件，我們還有很多不了解的地方，包括諸如為什么它發(fā)生時發(fā)生而不是在地球歷史早期的某個時間等緊迫問題。

科學家們研究藍藻微生物才能將這些點連接起來。在休倫湖的中島天坑中，可以發(fā)現微生物墊，這些微生物墊被認為是導致大氧化事件的藍藻的類似物。

紫色藍藻通過光合作用產生氧氣，代謝硫的白色微生物在湖床上的微生物墊中競爭。

到了晚上，白色微生物會上升到微生物墊的頂部，做它們咀嚼硫磺的事情。當天亮，太陽升得足夠高時，白色微生物會撤退，紫色藍藻會上升到頂部。

“現在它們可以開始光合作用并產生氧氣了，”地球微生物學家朱迪思·克拉特說德國馬克斯·普朗克海洋微生物研究所。

“然而，他們需要幾個小時才能真正開始，早上有很長的滯后時間。藍藻似乎起得比較晚，而不是早起的人。

這意味著藍藻可以抽出氧氣的白天窗口非常有限——正是這一事實引起了密歇根大學海洋學家布萊恩·阿爾比克的注意。他想知道地球歷史上白天長度的變化是否對光合作用產生了影響。

“微生物之間類似類型的競爭可能導致早期地球氧氣生產的延遲，”克拉特解釋道.

為了證明這一假設，該團隊在自然環(huán)境和實驗室環(huán)境中對微生物進行了實驗和測量。他們還根據他們的結果進行了詳細的建模研究，將陽光與微生物氧氣的產生以及微生物氧氣的產生與地球的歷史聯系起來。

“直覺表明，兩個 12 小時的一天應該類似于一個 24 小時的一天。陽光的升降速度是原來的兩倍，氧氣的產生也步調一致。海洋科學家 Arjun Chennu 解釋道德國萊布尼茨熱帶海洋研究中心。

“但細菌墊中氧氣的釋放不會，因為它受到分子擴散速度的限制。陽光釋放氧氣的這種微妙解耦是該機制的核心。

這些結果被納入全球氧氣水平模型，研究小組發(fā)現，天數的延長與地球氧氣的增加有關——不僅僅是大氧化事件，還有另一種稱為新元古代氧化事件大約在 550 至 8 億年前。

“我們將在從分子擴散到行星力學等截然不同的尺度上運行的物理定律聯系在一起。我們表明，白天長度與地面微生物可以釋放多少氧氣之間存在根本聯系，”陳女說.

“這非常令人興奮。通過這種方式，我們將微生物墊中分子的舞蹈與我們星球及其月球的舞蹈聯系起來。

該研究已發(fā)表在自然地球科學.

本文的早期版本發(fā)表于 2021 年 8 月。

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