中國科研人員揭示早期地球海洋維持漫長缺氧原因

記者6月1日從成都理工大學獲悉，該校沉積與生物地球化學國際研究中心李超教授研究團隊利用能夠直接追蹤古海洋磷含量的碳酸鹽結合態磷酸鹽(簡稱CAP)技術，重建了地質關鍵期埃迪卡拉紀(距今約6.35億年至5.39億年之間)古海洋溶解磷含量波動，發現了埃迪卡拉紀海洋生命營養元素磷含量和海洋氧化程度之間具有不同于現代海洋的解耦關系，提出了外部因素是埃迪卡拉紀海洋乃至早期地球缺氧海洋實現氧化的原始驅動力假說。

這一成果揭示了占地球歷史超過80%的前寒武紀海洋維持漫長缺氧狀態的根本原因和早期地球缺氧海洋最終實現氧化的根本機制，極大深化了人類對于地球宜居性演化的理解。北京時間6月1日凌晨，文章以《解密埃迪卡拉紀磷循環》為題在國際權威學術期刊《Nature》在線發表。

據了解，很多研究表明，前寒武紀海洋在很大程度上是以缺氧分層為主，氧化可能僅存在于海洋的表層淺水等區域。但由于人們缺乏能夠直接追蹤古海洋溶解磷含量的定量指標，因而無法準確定量古海洋中溶解磷的時空波動。

李超教授團隊在2021年研發了能夠直接追蹤古海洋磷含量的CAP技術指標。CAP技術指標的研發成功為上述重大科學問題的回答提供了可能。

在中國、澳大利亞、美國相關研究人員幫助下，李超教授團隊收集了來自中國、澳大利亞、美國和墨西哥4個不同古大陸6條不同地區典型埃迪卡拉紀地質剖面樣品并分析了相應的CAP記錄。這些剖面和樣品記錄了早期地球海洋一次重要的氧化事件。研究結果表明當時古海洋中磷含量的變化與海洋的氧化程度是解耦的，這與顯生宙氧化海洋中磷-氧循環耦合關系截然不同。

李超教授表示，本研究觀察到的早期海洋內部磷-氧循環的解耦或者極弱的耦合關系很可能存在于整個前寒武紀，這一機制將把前寒武紀海洋系統鎖定在一個長期穩定的缺氧狀態，而海洋的氧化則需要海洋外部的因素驅動才能實現，這就解釋了為何漫長的前寒武紀能夠一直穩定處于主體缺氧狀態，而依賴于氧氣生存的復雜生命要經歷漫長的前寒武紀，在距今5.39億年以來的顯生宙才能出現大爆發。(完)