地球的自转正在减慢，这或许可以解释为什么我们有氧气

自大约 45 亿年前形成以来，地球的自转速度逐渐减慢，白昼也因此逐渐变长。

虽然地球的减速在人类的时间尺度上并不明显，但足以在亿万年内发生重大变化。根据 2021 年的一项研究，这些变化之一可能是最重要的变化：根据 2021 年的一项研究，白天的延长与地球大气层的氧合有关。

具体来说，大约 24 亿年前出现和增殖的蓝绿藻（或蓝藻）本可以产生更多的氧气作为代谢副产品，因为地球的白天变长了。

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查看下面的视频以了解研究摘要。

“地球科学中一个经久不衰的问题是，地球大气层是如何获得氧气的，以及是什么因素控制了这种氧化发生的时间。”微生物学家格雷戈里·迪克密歇根大学在 2021 年解释。

“我们的研究表明，地球自转的速度——换句话说，它的白天长度——可能对地球氧化的模式和时间产生了重要影响。”

这个故事有两个主要组成部分，乍一看，它们似乎没有太大关系。首先是地球的自转速度正在减慢。

地球自转减慢的原因是月球对地球施加引力，这会导致旋转减速，因为月亮正在逐渐拉开距离。

我们知道，根据化石记录，那段日子只是18 小时长14亿年前，以及缩短半小时比 7000 万年前的今天还要多。有证据表明，我们正在获得1.8毫秒一个世纪.

第二个组件是称为大氧化事件– 当蓝藻大量出现以至于地球大气层的氧气急剧上升时。

如果没有这种氧化，科学家们认为我们所知道的生命就不可能出现;因此，尽管蓝藻可能警察今天有点侧目，如果没有他们，我们可能不会在这里。

关于这一事件，我们还有很多不了解的地方，包括诸如为什么它发生时发生而不是在地球历史早期的某个时间等紧迫问题。

科学家们研究蓝藻微生物才能将这些点连接起来。在休伦湖的中岛天坑中，可以发现微生物垫，这些微生物垫被认为是导致大氧化事件的蓝藻的类似物。

紫色蓝藻通过光合作用产生氧气，代谢硫的白色微生物在湖床上的微生物垫中竞争。

到了晚上，白色微生物会上升到微生物垫的顶部，做它们咀嚼硫磺的事情。当天亮，太阳升得足够高时，白色微生物会撤退，紫色蓝藻会上升到顶部。

“现在它们可以开始光合作用并产生氧气了，”地球微生物学家朱迪思·克拉特说德国马克斯·普朗克海洋微生物研究所。

“然而，他们需要几个小时才能真正开始，早上有很长的滞后时间。蓝藻似乎起得比较晚，而不是早起的人。

这意味着蓝藻可以抽出氧气的白天窗口非常有限——正是这一事实引起了密歇根大学海洋学家布莱恩·阿尔比克的注意。他想知道地球历史上白天长度的变化是否对光合作用产生了影响。

“微生物之间类似类型的竞争可能导致早期地球氧气生产的延迟，”克拉特解释道.

为了证明这一假设，该团队在自然环境和实验室环境中对微生物进行了实验和测量。他们还根据他们的结果进行了详细的建模研究，将阳光与微生物氧气的产生以及微生物氧气的产生与地球的历史联系起来。

“直觉表明，两个 12 小时的一天应该类似于一个 24 小时的一天。阳光的升降速度是原来的两倍，氧气的产生也步调一致。海洋科学家 Arjun Chennu 解释道德国莱布尼茨热带海洋研究中心。

“但细菌垫中氧气的释放不会，因为它受到分子扩散速度的限制。阳光释放氧气的这种微妙解耦是该机制的核心。

这些结果被纳入全球氧气水平模型，研究小组发现，天数的延长与地球氧气的增加有关——不仅仅是大氧化事件，还有另一种称为新元古代氧化事件大约在 550 至 8 亿年前。

“我们将在从分子扩散到行星力学等截然不同的尺度上运行的物理定律联系在一起。我们表明，白天长度与地面微生物可以释放多少氧气之间存在根本联系，”陈女说.

“这非常令人兴奋。通过这种方式，我们将微生物垫中分子的舞蹈与我们星球及其月球的舞蹈联系起来。

该研究已发表在自然地球科学.

本文的早期版本发表于 2021 年 8 月。

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