大氣中氧氣的含量才五分之一而已啊。這么大規(guī)模的變化,那嫌疑人只能是大氣層最主要的一種成分:氮氣。
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氮氣一種大家并不陌生的氣體。從液氮冰淇淋到充氮啤酒,生活中似乎時不時都能看到這種氣體存在的痕跡,但其實這都不是氮氣真正刷存在感的地方。氮氣真正“大秀身材”的地方,是地球的大氣層。我們平時呼吸的空氣里,有幾乎80%都是氮氣。至于氧氣,其實只占了差不多20%左右;然后剩下的1%才是什么二氧化碳啊等雜質(zhì)。所以,說氮氣是今天大氣層的絕對主角,似乎一點也不過分。它的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,點燃不了它,呼吸進(jìn)去之后也無法被我們的身體所利用。比起靠氧化還原反應(yīng)統(tǒng)治了大半部地球演化史的氧氣,氮氣似乎永遠(yuǎn)都是那個不聲不響的低調(diào)角色。
真的不聲不響嗎?那是針對咱們這些靠氧氣呼吸的生物來說的。要是擱到細(xì)菌的世界里,可能就要換一種說法了。
大量研究已經(jīng)表明,早在太古宙時候,地球上已經(jīng)有細(xì)菌生存的跡象了。這些太古細(xì)菌的“食譜”很古怪。它們可以直接攝取大氣中的氮氣,通過把氮氣(其中的氮為零價態(tài))還原成氨來直接合成生物界里最重要的一種建材——也就是我們大家熟悉的氨基酸。在大氧化事件發(fā)生之前,由于整個地表都缺氧,當(dāng)這些還原態(tài)的氮被細(xì)菌的新陳代謝被排泄出來時,就很難被氧化成氮氣回到大氣層。
那它們還能跑到哪兒呢?它們上不了天,但是能“下地”——通過沉積作用聚集到巖石圈中,以銨離子(NH4+)的形式固定下來,固定到巖石的晶格中。就這樣,在細(xì)菌這個“中介”的作用下,大氣圈中氮氣,會逐步進(jìn)入巖石圈,而巖石圈中的氮呢——由于環(huán)境中缺少將它們的價態(tài)氧化上去的機(jī)制——則很難重新循環(huán)成氮氣排出到大氣層中。在這個單向度的消耗過程中,大氣層中的氮氣會越來越少,而巖石圈中的氮素會越來越多。這個過程,被形象地稱為“固氮作用”。太古細(xì)菌們源源不斷地進(jìn)行著固氮作用,日積月累,月積年累,億萬年地積累,最終,把這顆星球的大氣壓,削到了不足今天一半當(dāng)量的水平。
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