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大气层曾经被细菌吃掉一半?

 

我们知道,地球上之所以生命,在很大程度上都要感谢大气层,因为如果没有大气层,地球就会像月球一样昼夜温差要两三百度。这些组成大气层的气体,主要都来自地球内部剧烈的地质活动。但自从几十亿年前,地壳运动慢慢稳定了下来,基本上就没有什么地质活动能大量释放气体了。所以从理论上来说,咱们地球现在的大气层,都是几十亿年前形成的,一直没什么大的变化。

不过,最近果壳网发表了一篇文章说,这个理论是不成立的,根据华盛顿大学教授索姆的研究,地球的大气层曾经经历过一个“超薄”的时期,那个时候大气层的厚度还不到今天的一半。为什么会这样呢?科学家研究发现,之所以大气层变薄,是因为被细菌吃掉了。过去很久之后,细菌又把吃掉的大气一点一点给吐了出来,这才又恢复了大气层原有的厚度。这是怎么回事呢?

首先就有一个疑问,几十亿年前的事,科学家是怎么发现大气层有过超薄时期呢?原来,科学家在澳大利亚发现了一块30亿年前的熔岩,在熔岩的表面上有一些已经被沉淀物填充的小气泡,这些小气泡正是研究的突破口。我们先来看这些小气泡是怎么形成的,因为熔岩本身,是由各种复杂成分构成的液体,这些成分中也有气体物质,当熔岩喷发之后,这些熔岩中的气体就会跑出来,但是熔岩的黏度很大,有些气体没来得及跑出来,熔岩就凝固了。这些气体也就被凝固在熔岩中,变成小气泡。而泡泡的大小是什么决定的呢?是气压决定的,气压大泡泡就小,反过来气压小泡泡就大。所以只要观察这块30亿年前熔岩中的气泡,就能计算出当年气压的大小,计算的结果是,30亿年前的大气压还不到今天的一半。这也就证明了,地球的大气层不是一直不变的。

这时候就有第二个疑问了,丢掉的那一半大气层哪去了?中学化学课上我们学过,在我们呼吸的空气里,氮气占了几乎80%,氧气差不多20%,剩下的1%才是二氧化碳之类的杂质。既然氮气占的比例是绝对大头,那30亿年前,大气层减少了一半,也肯定主要减少的是氮气。那氮气是怎么减少的呢?在太古时期的细菌,它们呼吸的是氮气而不是氧气。当时的大气层,含氧量远不如今天。太古细菌呼吸完了排出的氮,很难被氧化成氮气回到大气层中。既然上不了天,那就下地呗,这些被细菌吃掉又排出去的氮,就都渗入到了岩石圈里。就这样,细菌一点一点的把大气层中的氮气搬运到了岩石层中,于是大气层越来越薄。

那现在的大气层是怎么变回原来厚度的呢?因为地球生物不都是呼吸氮气的,也有相当一部分事呼吸氧气的,比如说海藻,它是可以进行光合作用的生物,这些会光合作用的生物,又开始把大量氧气排放到外界,最后让大气层中的氧含量增高,氧含量高了,就可以氧化地表上的一切东西,比如被固化到岩石中的氮,被氧化以后就变成了氮气,回到空气中。就这样,这些吸氧生物又把被封印在岩石圈里的氮气一点一点搬运回大气层,直到大气层又变回原来的厚度,这才有了后来的生物大繁荣。

所以,别小看低到尘埃里的细菌,一定程度上,它可曾经直接决定过地球生物的演化史呢。

本文源自:果壳网(被夺走的大气:你的每一口呼吸,都如此奢侈)

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