地球生命曾遭遇全球性毒氧氣襲擊，真兇或來自地幔深處

地球生命賴以生存的氧氣來源於何處？一個流行的假說是，生活在海洋中的藻類通過光合作用，不斷將大氣中的二氧化碳轉化成氧氣，“有毒”的氧氣襲擊當時厭氧的甲烷菌，侵蝕岩石，塑造了河流和海岸線，改變了地球的地形地貌，最終為動物的出現奠定了基礎。但這個假說卻無法解釋24億年前發生的大氧化事件，在較短的時間內，大氣中游離氧含量突然增多，使得破壞氧氣的甲烷菌數量急劇減少，產生氧氣的微生物急劇增多，打破了原有的平衡，逐漸形成了今天宜居的環境。

氧氣突然增多的原因是什麼呢？卡內基科學研究所11月22日發表在自然雜誌上的一篇文章可能從地球深處找到了答案。通過地震波對地幔物質的成像，研究人員發現地下2900公里的下地幔和地核之間存在一個超低速帶，這種成像有點類似於醫生通過超聲波對我們的身體掃瞄。這個超低速帶是如何形成的，由什麼構成呢？

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科學家們在阿貢國家實驗室通過激光加熱金剛石砧座模型來模擬地幔深處的壓力和溫度環境，發現水和鐵可能是形成這個區域的關鍵。由於地球的板塊構造活動，被拉進地幔的水會慢慢到達地幔和地核邊界，在極端的壓力和溫度下分解，生成氫和氧，一些氧會與地核的鐵結合，生成二氧化鐵（iron dioxide），形成減緩地震波的超低速帶——模擬發現，正常地幔岩石混合40%-50%的二氧化鐵後，與超低速帶的地震波特徵相符。

與此同時，一些氧則會在地幔深處形成氧氣庫存，週期性地洩漏到地面，殺死甲烷菌，大大改變了早期地球的大氣環境，為我們這些好氧生物的崛起鋪平了道路。科學家們估計，每年可能會有3億噸水進入地幔深處，形成大量二氧化鐵和氧庫存，成為我們今天探測到的超低速帶，並且與地球歷史上其它重大事件關係巨大，如條狀鐵層、雪球地球、大規模滅絕、溢流玄武岩和超大陸裂解等。換句話說，大氧化事件可能是就由這種機制觸發的，地球上複雜生命的誕生可能依賴於板塊運動進入地幔的水的裂解，和地核中鐵的關鍵作用。