营养火花如何将地球变成氧气世界

一项新的研究揭示了磷这种光合作用必需的营养物质是如何在 20 亿多年前涌入远古海洋并引发地球大气氧含量首次大幅上升的。

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本工作中使用的四盒生物地球化学模型的插图。图片来源:《自然通讯》(2025)。 DOI:10.1038/s41467-025-64194-4
自然通讯

一项新的研究揭示了磷这种光合作用必需的营养物质是如何在 20 亿多年前涌入远古海洋并引发地球大气氧含量首次大幅上升的。

西澳大学地球与海洋学院的 Matthew Dodd 博士是该研究的主要作者,该研究发表在《自然通讯》上。多德博士说:“通过促进光合微生物的繁殖,这些磷脉冲促进了有机碳的埋藏,并使氧气在空气中积聚,这是一个转折点,最终使复杂的生命成为可能。”

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该研究将全球古代碳酸盐岩档案与模拟地球气候系统的模型相结合,并表明海洋磷和大气氧在大氧化事件期间一起上升和下降。

大气中的氧气

研究小组测量了与碳酸盐相关的磷酸盐(溶解海水磷酸盐的代表),发现它跟踪记录生物生产力和碳埋藏的碳同位素信号。

数千个模型实验随后证明,向海洋输送磷的瞬时增加在岩石记录中再现了快速氧化和独特的同位素指纹。

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“氧气是复杂生命的硬通货,当早期海洋中磷含量上升时,光合作用就会加速,”多德博士说。 “当更多的有机碳被埋藏时,氧气就会在大气中自由积聚,这就是地球第一次大呼吸的方式。”

研究结果为地球上创造可持续的氧气水平提供了信息,并为天体生物学家提供了指导。

“我们还提供了一个框架来解释太阳系外行星上的氧气检测。”

更多信息: DOI: 10.1038/s41467-025-64194-4

期刊信息:Nature Communications

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