教育新聞網根據一個國際研究小組研究氧與硫的結合以確定以前的數字可能是下限，而不是最大值，他們表示，在大約 14 億年前的中元古代，大氣中的氧含量比以前認為的要高。
“地球生物學家感興趣的是，我們知道氧氣在大約 14 億年前上升了，”賓夕法尼亞州立大學 Evan Pugh 大學地球科學教授 James F. Kasting 說。“有些人認為它大于 1%，但另一些人認為它要低得多。”
研究人員使用限制氧氣在空氣和海洋之間轉移的模型重新分析了其他研究人員在 2018 年獲得的樣本。他們研究了沉積硫酸鹽中氧的三種穩定同位素的比例。氧氣 16 是最豐富的形式，而氧氣 17 和 18 的含量則要少得多。
“研究人員一直在關注氧 18，因為與過去溫度記錄的氧 16 相比，它是穩定的同位素，”卡斯廷說。“在這里，我們也研究了氧 17，因為任何能分餾氧 18 的東西都會分餾氧 17 大約一半的量。”
同位素分餾是樣品中發現的元素的每種同位素的相對豐度。某些生物和化學過程更喜歡一種同位素而不是另一種，因此會改變預期的比率。
“我們使用數據試圖限制氧氣，但我們證明你不能這樣做，”卡斯廷說。“我們的分析相當復雜，但如果你將氧氣水平降至之前建議的低水平，那么你得到的分餾過多，數據就會出現負面影響。”
其他人先前的研究估計氧氣含量上限為 1%，但 Kasting 和他的團隊在《美國國家科學院院刊》上報告稱，氧氣含量的下限估計為 1%。
今天，所有三種氧同位素都被植物和藻類從大氣中去除，但在元古代中期，陸地生物圈要簡單得多，因為沒有維管植物?？赡苡袉渭毎锘蛭⑸飰|，但這就是全部。
科學家們對早期地球大氣中的氧氣含量很感興趣，因為生命的進化取決于可用的氧氣。像海綿這樣的動物——最簡單的動物——在元古代末期出現，它們最少需要 0.5% 到 4% 的氧氣。相比之下，今天的氧氣水平是 21%。
“所以，問題就變成了，過去的氧氣水平是否不足以支持更復雜的生命，”卡斯廷說。“或者是其他什么東西阻止了它的發展?”
根據卡斯廷的說法，缺乏氧氣會導致生物體發育緩慢或沒有發育，這已成為一些地球生物學家的教條。“但它的發展可能需要很長時間。從 1.8 到 8 億年前的時期通常被稱為‘無聊的十億’，因為雖然大部分時間氣候溫暖，但有一種停滯。每個人想知道是什么穩定了它。”
元古代末期有海綿。到 5.43 億年前的寒武紀大爆發，化石記錄開始出現，在海洋沉積物中有無數來自軟殼生物的印記。
“任何比單細胞生物更復雜的東西都需要超過 4% 的氧氣，”卡斯廷說。“我們的論文表明有這么多氧氣，但其他論文說沒有。”
根據 Kasting 的說法，進化生物學家不喜歡“無聊的十億”這個詞，因為他們認為變化正在發生，認為動物必須比你在化石記錄中看到的更早進化。在那段時間里肯定發生了一些事情。
“在那段時間里，氣候穩定，可能是氧氣和甲烷之間的反饋，”卡斯廷說。“我們想知道氧氣含量是多少，但我們也想知道為什么化石記錄看起來像這樣。”
賓夕法尼亞州立大學的第一作者和最近的博士生劉鵬也參與了這個項目。劉景軍，本科生;和地球科學系的博士生季傲雙和海洋學和地球科學教授Raymond G. Najjar。
