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  关于早期地球,被广泛地接受的观点是,那时的大气充斥着有毒的甲烷、一氧化碳、硫化氢以及氨气,持续的氧化条件仅在地球23亿岁时,即约地球目前年龄的一半时,才开始。

  “人们总是认为地球上的条件‘一开始’是非常简化的,因为最初硅酸盐物质(最终形成地幔)和形成地核的铁元素是混合在一起的,”Rensselaer技术研究所的纽约天文生物学中心的布鲁斯沃森说,他是发表在12月1日的《自然》上的论文的作者之一。“元素(简化的)铁的存在暗示简化的条件,因此也暗示简化的气体诸如甲烷、硫化氢和氨气。”科学家使用术语“简化的”来描述只有有限的氧的条件。

从国际空间站看到的地球的稀薄的可呼吸的大气

  沃森和他的同事现在把这个假设颠倒了过来,他们认为早期大气可能由更多的富含氧气的化合物组成,这些化合物在目前的地球大气内存在--包括水、二氧化碳和二氧化硫。

  地球的大气由火山活动释放的气体形成的理论,这个研究小组在实验室里重构了岩浆形成的条件,检验是什么气体在那些岩浆内存在。当岩浆通过地球的内部,它或者喷发到地面,或者在地下凝固。对早期地球的岩浆条件的研究努力变得非常困难,因为事实是,地球在不断地循环其地壳,因此几乎没有地球历史的最初5亿年的证据。然而,锆是那个时期留下的唯一矿物,年龄超过40亿岁,能够提供回溯那个时期的窗口。

  “我们使用一个‘指数’来度量氧压,采用一种罕见的地球元素铈的比率的形式,”沃森解释道。铈是一种有用的对氧丰度的度量,因为它能够具有两种不同的氧化态,取决于系统内氧的压力。“锆矿内的铈比率,我们在实验室里把它作为氧压的函数进行校正,然后应用到古老的锆矿。”

  这项研究揭示了铈的氧化程度更高的那种化合物的数量较高,这意味着早期地球的火山气体相对地氧化程度更高,更像那些今天的火山喷发出的气体。然而,沃森补充道,他们的结论并不暗示早期大气内有大量的自由氧;生命花费了--15亿年--才把氧的水平提高到目前的情况。

  因为人们并不认为氧化的大气是生命的伟大起点--甲烷和其贫氧的相似化合物为从无机化合物到氨基酸和DNA提供了一个好得多的进步之阶--这个新结论对确切地理解生命怎样和何时在这颗行星上开始,以及生命的成份是否确实是从宇宙的其它地方过来的,具有指导意义。

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channelId 1 1 科学家利用古老矿物重构地球早期大气 1 关于早期地球,被广泛地接受的观点是,那时的大气充斥着有毒的甲烷、一氧化碳、硫化氢以及氨气,持续的氧化条件仅在地球23亿岁时,即约地球目前年龄的一半时,才开始