在过去的80万年里,由于冰川侵蚀,大气中的氧气水平可能下降了。通过对南极冰层中保存了150万年的气泡的研究,科学家们发现了大气中氧气枯竭的可能原因,这一现象已经持续了至少80万年。
风化和氧化如何影响大气中的氧气
发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的这篇地球化学研究论文的通讯作者、莱斯大学( Rice University)的颜玉珍表示,科学家们意识到,在冰河期,大气中的氧气水平在逐渐下降。当冰川作用在同一时期扩大和加强时,风化作用本身也在加速。
金属的氧化是风化过程中分解岩石和矿物的最基本的过程之一。铁的腐蚀就是一个例子。当铁接触到空气中的氧气时,一种红色的氧化物立即形成。
根据莱斯大学地球、环境和行星科学系的博士后研究助理颜玉珍的说法,当沉积储层的新晶体表面暴露在氧气下时,它会产生消耗氧气的风化作用。据严教授说,揭示被冰川掩埋了数百万年的有机碳可能会增加大气中氧气的消耗。专家说,化石燃料导致地球氧气减少。
大气中氧的源(生产)和汇(消耗)
2016年,严教授参与了一项由丹尼尔·斯托尔帕(Daniel Stolper)领导的研究,斯托尔帕目前是加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的助理教授,该研究分析了冰芯中的气泡,以证明在过去80万年中,地球大气中的氧气含量减少了约。
来自俄勒冈州立大学(Oregon State University)、缅因大学(he University of Maine)和加州大学圣地亚哥分校(the University of California, San Diego)的科学家们研究了早期冰芯中的气泡,表明氧气的减少大约始于100万年前,当时地球的冰川周期延长了四倍多。
大约在270万年前,地球进入了现在的冰河时代。之后还有几十个冰河时期。有一段时间,冰帽扩张,覆盖了地球的三分之一,然后消退。直到将近一百万年前,每个周期都持续了大约四万年。据《 科技 日报》(Scitech Daily)报道,当大气中的氧气水平开始下降时,冰川周期开始持续约10万年。
严教授说,这是因为氧气的生产速度低于氧气的消耗速度。这就是科学家们所说的源和汇,他继续说。源和汇是用来描述氧气生产和消耗的两个术语。
发现的重要性
根据这些发现,氧气水平的下降表明人们消耗的气体比之前想象的要多。根据严和同事的研究,全球风化是最合理的地质机制,能够吸收足够多的额外氧气来解释这种减少。
当冰川前进时,全球海平面下降,当冰川后退时,海平面上升。随着冰川旋回的持续时间增加了一倍以上,海平面波动的幅度也有所增加。随着海岸的扩张,大气中氧气的氧化力将暴露在原来被水覆盖的区域。由于冰期循环不同,冰层的厚度也不同,因此很难精确估计由冰川侵蚀引起的化学风化的数量。
另一方面,颜教授声称研究表明它可能提取了足够的氧气来解释这种还原现象。专家称,缺氧将导致地球上大多数生命在数十亿年后“死亡”