活地球_科学小屋

活地球

2023-02-28 08:57:37  浏览:232  作者:陈老师


生命确切的诞生时间和诞生位置仍没有答案,但这并不影响人们寻找生命与地球之间的关系。南非的盆地拥有全世界最大的金矿床,人们在这里发现了距今27亿年的黄铁矿砾石堆积物。

这些金色的卵石是河流从山里带出来的破碎黄铁矿,常年的冲刷磨圆了它的棱角。在现代,黄铁矿在湿润和富氧的河道里,很快就会被氧化成黑色或者红色的产物,无法原模原样保存下来。但在27亿年前,地球的氧气含量极低,河水里根本没有氧气,这才使这类极为特殊的“黄铁矿卵石”穿越时光,为人们揭开那个遥远时代的一点面纱。

也许有过一个时代,金色的黄铁矿曾经布满陆地各处。它们要么堆积在河道里,要么散布在荒凉的土地上,要么在海边被浪花轻抚。

但是生物改变了地球环境,终结了这一抹金黄。一批偶然间开始光合作用的浮游植物,在距今约24亿年前开始改变历史。它们及其后代吸收二氧化碳释放氧气,这样的生物活动成就了一个富含氧气的地球,永久性地改变了大气圈和水圈——史称“大氧化事件”。

生物活动制造出氧气,地球环境发生改变,进而“反馈”到生物圈甚至岩石圈,杀灭了一大批无法忍受氧气的早期生物,终结了金色黄铁矿卵石在陆地上随处可见的场景,也促使大量亚铁离子被氧化沉淀,形成地球有史以来最重要的铁矿床——条带状铁矿,改变了地球岩石圈的样貌。

类似的例子充斥在地球的演化历史里,生物改变环境,最后又被环境改变的故事比比皆是。经过数十亿年的漫长演变,生物和地球早已浑然一体,彼此影响。我们已经很难想象,假如光合作用这种突变在一开始不曾出现,今日的地球会是怎样的局面。

我们生活的世界,开始变得像是一个活物——尽管它不存在自由意识。每一个物种的呼吸吐纳、生存繁衍,都在影响着这个星球的一片小环境。而无数个小环境累加起来,便构成了这个星球的整体大环境,继而反作用于生物本身,为生物的演化提供制造自然选择压力,使生物继续发生改变。

从荒芜的岩石地球,到水与大气不断变幻的流淌地球,再到太阳系中唯一孕育生命的活地球,演化的车轮滚滚向前,无人知晓它将驶到哪里,特别是在活地球自身的演化之外,又叠加上了人类活动。

 

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金黄色的黄铁矿砾石 | 圆润的砾石俗称卵石,它是河流破碎、打磨岩石的产物。图中金黄色成分是被流水破碎、磨圆的黄铁矿。

 

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夏威夷的绿色海滩 | 周围新鲜的玄武岩和凝灰岩含有大量呈绿色的橄榄石晶体,它们被海浪冲刷成浑圆的砂粒,堆积呈绿色海滩。但是,橄榄石在氧化环境中不稳定,它们很快(地质意义的)就会转变为其他的产物,与黄铁矿类似。

 

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大氧化事件时间线示意图 | 大氧化事件发生于约24亿年前,永久改变了地球的大气和海洋。

 

 

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条带状含铁建造(BIF) |  这是生物和地球共同创作的一种铁矿石,红色条带是红色碧玉岩,黑色条带是氧化铁夹层。

 

 

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温泉池里的微生物 | 在美国黄石国家公园的温泉池里,生活着很多耐高温的极端微生物,它们以水中的硫作为能量来源,不发生光合作用。这些微生物聚集在岩壁上,形成一层粘腻的“微生物席/microbial mat”——水中岩石滑腻的手感,相信很多人都有过体会,这可能就是无氧地球里大部分的生命形态了。


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