中国科学家揭示早期地球海洋维持漫长缺氧原因

中新社成都6月1日电 (记者 贺劭清)记者6月1日从成都理工大学获悉，该校沉积与生物地球化学国际研究中心李超教授研究团队利用能够直接追踪古海洋磷含量的碳酸盐结合态磷酸盐(简称CAP)技术，重建了地质关键期埃迪卡拉纪(距今约6.35亿年至5.39亿年之间)古海洋溶解磷含量波动，发现了埃迪卡拉纪海洋生命营养元素磷含量和海洋氧化程度之间具有不同于现代海洋的解耦关系，提出了外部因素是埃迪卡拉纪海洋乃至早期地球缺氧海洋实现氧化的原始驱动力假说。

这一成果揭示了占地球历史超过80%的前寒武纪海洋维持漫长缺氧状态的根本原因和早期地球缺氧海洋最终实现氧化的根本机制，极大深化了人类对于地球宜居性演化的理解。北京时间6月1日凌晨，文章以《解密埃迪卡拉纪磷循环》为题在国际权威学术期刊《Nature》在线发表。

据了解，很多研究表明，前寒武纪海洋在很大程度上是以缺氧分层为主，氧化可能仅存在于海洋的表层浅水等区域。但由于人们缺乏能够直接追踪古海洋溶解磷含量的定量指标，因而无法准确定量古海洋中溶解磷的时空波动。

李超教授团队在2021年研发了能够直接追踪古海洋磷含量的CAP技术指标。CAP技术指标的研发成功为上述重大科学问题的回答提供了可能。

在中国、澳大利亚、美国相关研究人员帮助下，李超教授团队收集了来自中国、澳大利亚、美国和墨西哥4个不同古大陆6条不同地区典型埃迪卡拉纪地质剖面样品并分析了相应的CAP记录。这些剖面和样品记录了早期地球海洋一次重要的氧化事件。研究结果表明当时古海洋中磷含量的变化与海洋的氧化程度是解耦的，这与显生宙氧化海洋中磷-氧循环耦合关系截然不同。

李超教授表示，本研究观察到的早期海洋内部磷-氧循环的解耦或者极弱的耦合关系很可能存在于整个前寒武纪，这一机制将把前寒武纪海洋系统锁定在一个长期稳定的缺氧状态，而海洋的氧化则需要海洋外部的因素驱动才能实现，这就解释了为何漫长的前寒武纪能够一直稳定处于主体缺氧状态，而依赖于氧气生存的复杂生命要经历漫长的前寒武纪，在距今5.39亿年以来的显生宙才能出现大爆发。