大氧化事件
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大氧化事件（英語：Great Oxygenation Event或Great Oxidation Event），也有氧氣災變（Oxygen Catastrophe）、氧氣浩劫（Oxygen Holocaust）、氧氣危機（Oxygen Crisis）、氧氣革命（Oxygen Revolution）等不同稱呼，指地球地質歷史上在約26億年前的太古宙—元古宙交界期海洋和大氣層內的氧氣含量突然增加的一段時間。在此之前的早期大氣並沒有游離態的氧氣，而是個主要成份由氮氣、甲烷、氨氣、二氧化碳和硫化氫等物質組成的還原性大氣，任何游離氧氣都會很快被這些還原劑通過氧化還原反應移除掉。然而在新太古代末期，游離氧氣的證據首次出現在地質記錄中，說明地球大氣從還原性大氣開始轉為了氧化性大氣。
階段一（38.5－24.5億年）：大氣基本無氧。大洋都基本無氧，但淺海可能有氧。
階段二（24.5－18.5億年）：氧氣生成，升到0.02至0.04大氣壓，但由海洋與海床岩石吸收。
階段三（18.5－8.5億年）：氧量加到由大洋釋出，但由地面吸收，氧量沒有明顯變化。
階段四與五（8.5億年至今）：其它儲氧介質飽和，氧在大氣積聚。[1]
這些新出現的氧來自藍綠菌的產氧光合作用，是葉綠素捕捉日光中的紅藍光分解水分子獲取氫正離子進行固碳過程中的副產物。但藍綠菌至少在中太古代就已出現，到大氧化事件時已經存在近10億年，卻直到新太古代末期才有游離氧氣在短時間內突然增加，其完整原因尚不得知，目前只有若干種假說能解釋。目前最受歡迎的說法是之前海洋和地表含有的還原性物質（特別是亞鐵、硫和大氣甲烷）仍然很多，氧氣被移除的速度仍然高於其生產速度，直到新太古代因為還原劑逐漸枯竭才跨過臨界點使得氧氣的生產超過消耗，導致沒被消耗移除的游離氧氣首次成規模的出現在海洋和大氣中。
大氧化事件永久性的改變了地球大氣的成份，也在岩層中留下了例如條狀鐵層那樣的礦石層。同時，因為曾在原始大氣中有相當占比的甲烷與新生的氧氣發生化學反應被大量消耗，使得溫室效應銳減，在之後的新元古代引發了歷時三億年的休倫大冰期。極端的氣候變化加上氧氣活性對遺傳物質和有機物的氧化破壞力，直接摧殘了當時以海生厭氧原核菌毯為主的生物圈，造成了嚴格意義上可能是生命史上最為嚴重的一次滅絕事件。但選擇壓力的改變也促進誕生了各類好氧菌和由好氧細菌與厭氧古菌發生內共生而演變出的真核生物，有氧呼吸所提供的強大潛能也使得日後藻類、原蟲、真菌、動物和植物等複雜生命的演化成為可能[2]。
早期大氣
地質證據
大氧化事件的證據是由定義這一系列地質事件的各種岩石學和地球化學標記提供的。
大陸指標
條狀鐵層
鐵形態
同位素
化石和生物標誌物（化學化石）
其他指標
假說
分階段進化
營養飢荒
鎳飢荒
增加通量
減少匯
構造觸發因素
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雙穩態
增加光週期
氧化的後果
在礦產多樣化中的作用
在藍菌門進化中的作用
真核生物的起源
洛馬貢迪－賈圖利碳同位素正漂移事件
參見
參考文獻
- ^ Holland, Heinrich D. "The oxygenation of the atmosphere and oceans" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Philosophical Transactions of the Royal Society: Biological Sciences. Vol. 361. 2006. pp. 903–915.
- ^ 科學家揭開地球早期大氣氧氣起源之謎[永久失效連結]
外部連結
- Lane, Nick. First breath: Earth's billion-year struggle for oxygen. New Scientist. No. 2746. 5 February 2010 [2021-03-14]. （原始內容存檔於2011-01-06）.