地球大氣氧含量是如何從無到有達到富氧狀態(tài)，并驅(qū)動生命起源演化、改善行星宜居性的？記者27日從南京大學獲悉，該校研究人員攜手中外科研機構同行，通過建立高分辨率硫酸鹽叁氧同位素數(shù)據(jù)記錄，結合系統(tǒng)生物地球化學模型定量分析，揭示了地球大氣由無氧向富氧轉(zhuǎn)變的階段性演化歷史和控制機制。該研究為理解地球生命起源與演化和地球宜居性的形成與演化，提供了關鍵的地球化學示蹤指標和重要的理論基礎。相關成果發(fā)表在國際學術期刊《自然》上。

　　在沉積碳酸鹽巖內(nèi)，微量硫酸根中的叁氧同位素(Δ¹⁷O)可以連續(xù)記錄大氣氧獨有的非質(zhì)量依賴氧同位素負異常信號，進而追蹤古大氣氧含量的變化。

　　研究團隊通過系統(tǒng)采樣分析與文獻數(shù)據(jù)整合，建立了過去近30億年的Δ¹⁷O演化記錄。記錄顯示，大氣氧含量經(jīng)歷了3次顯著躍遷，分別發(fā)生在古元古代(24億年前—21億年前)、新元古代(約10億年前)和古生代(約4.4億年前)。這3次躍遷中，地球氧氣從無到有，并呈階段性上升，于距今約4.1億年前趨近穩(wěn)定的富氧狀態(tài)。

　　進一步研究發(fā)現(xiàn)，大氣氧含量上升后，開始周期性氧化以缺氧為主的海洋，促進了缺氧水體中有機碳與還原性硫的氧化，生成大量缺失³⁴S/¹⁷O/¹³C的硫酸鹽與無機碳，從而引發(fā)C—S—O同位素的協(xié)同擾動。同時，該過程在短期內(nèi)通過負反饋機制迅速消耗大量氧氣，抑制甚至逆轉(zhuǎn)了大氣氧含量的進一步上升。

　　科研團隊表示，研究定量重建了地球大氣氧氣含量的演化歷史，揭示了大氣與海洋氧化狀態(tài)的動態(tài)耦合協(xié)同演化機制。