对25亿年前的叠层石化石的分析揭示了氧气出现之前的地球环境状况。针对古代叠层石的研究揭示，地球早期海洋中的铵储层很可能受到火山活动的影响，可能在大氧化事件之前就已经支持了微生物生命。
在津巴布韦贝林圭绿岩带的柴郡地层中发现的叠层石。 资料来源：阿克塞尔-霍夫曼教授
由诺桑比亚大学的阿什利-马丁（Ashley Martin）博士领导的研究小组与地质学、微生物学和地球化学专家合作，对保存在津巴布韦南部的古代叠层石进行了研究。 他们的研究重点是了解地球早期生态系统的氮循环过程。
氮是生命所必需的，但在氮循环过程中通过大气、土壤、植物和动物时，必须首先将氮转化为生物可利用的形式。
研究小组认为，在津巴布韦发现的不寻常的氮同位素模式可以让人们对发生在25亿年前到23亿年前的大氧化事件之前的地球早期海洋环境的作用机制有新的认识。 这一事件可能是由光合作用的演化引起的，是地球历史上的一个重要里程碑，见证了地球大气中氧气浓度的首次上升。
长期以来，科学家们一直在争论导致大氧化事件发生的生物和化学条件，而对发生大氧化事件之前的氮循环却知之甚少。 在这个时间点上，早期地球的面貌与今天截然不同，大多数大陆仍淹没在覆盖地球的大洋之下。
诺桑比亚大学地理与环境科学系的马丁博士说："在地质时间尺度上，有两种关键的营养物质控制着海洋的生产力--氮和磷。 它们最终共同控制着海洋生物的生产力。
"我们的研究发现，在距今 27.5 亿年的浅水叠层石中，氮的同位素值较高，而在较深的海洋沉积物中，氮的同位素值较低。 这表明，铵（氮的还原形式）在深海中积累，并通过上升流（富含营养物质的深海水流向海洋表面的运动）被带入浅海。"
"大量的铵储藏对早期生命非常有益，它为生物过程的发生提供了所需的氮源。 这些条件很可能是在溶解氧匮乏的海洋中，受到火山或热液的强烈影响，有助于支持微生物的生长，有可能刺激生物创新，为大氧化事件铺平道路。"
发表在著名科学杂志Nature Communications上的一篇论文概述了研究小组的研究成果，研究小组成员包括来自圣安德鲁斯大学、德国凯泽斯劳滕-兰道大学、汉诺威莱布尼茨大学、德国马克斯-普朗克化学研究所和南非约翰内斯堡大学的专家。
圣安德鲁斯大学的 Eva Stüeken 博士解释说："长期以来，我们一直对这些岩石中不寻常的氮同位素值感到困惑。 我们的新发现表明，这与热液养分循环有着密切联系，这意味着早期生命可能部分是由火山活动推动的。"
约翰内斯堡大学的阿克塞尔-霍夫曼教授补充说："27.5亿年前的火山活动异常活跃，对当时的生命进化产生了持久的影响。 津巴布韦的岩石保留了这一时期的非凡记录。"
凯泽斯劳滕-兰道大学的马丁博士、施蒂肯博士和米歇尔-盖林格博士早前的一项研究也支持这一观点，即在世界某些地区，由于火山活动，古代海洋中可能积累了大量以铵形式存在的可被生物利用的氮，并促进了生命的发展。
编译自/scitechdaily
