我们可能严重低估了早期地球的恶劣条件

我们可能严重低估了早期地球的恶劣条件

(Bernt Ove Moss/EyeEm/Getty Images)

科学家们一直在做一些伟大的工作,通过数十亿年的时间来弄清楚古代地球的样子,一项新的研究表明,我们星球上最早的条件可能比最初想象的更加恶劣。

特别是,研究人员现在认为我们低估了来自太阳到达地球表面的紫外线 (UV) 辐射水平——在某些时期,这些水平可能比以前认为的高 10 倍。

这项研究的重点是过去 24 亿年的历史,自大氧化事件(GOE)以来,大气和海洋中的氧气含量开始从几乎为零开始上升。这些新发现不仅教会了我们更多关于地球历史的知识,还可以提高我们对其他行星大气的理解。

英国利兹大学的天体物理学家格雷戈里·库克( Gregory Cooke) 说: “我们知道,如果生命暴露在过多的环境中,紫外线辐射会产生灾难性的影响。” “例如,它会导致人类皮肤癌。一些生物体具有有效的防御机制,许多生物体可以修复紫外线辐射造成的一些损害。”

“虽然增加的紫外线辐射量不会阻止生命的出现或进化,但它可能会起到选择压力的作用,让生物体能够更好地应对更多的紫外线辐射,从而获得优势。”

研究人员认为,由于吸收辐射的臭氧层较弱,更大水平的紫外线辐射可能会袭击地球。我们大气中的臭氧量取决于许多因素和化学反应,但氧气水平在臭氧的形成中起着重要作用。

以前,人们认为大气中的氧气含量约为当今水平的 1% 会产生足够的臭氧来阻挡有害的紫外线辐射。现在,使用先进的计算机气候模拟,该团队建议关键氧气水平可能更像是 5-10%。

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在过去的 20 亿年中,有多少紫外线进入地球表面存在疑问。(格雷格库克/皇家学会开放科学)

换句话说,在过去 24 亿年的很长一段时间里,当我们认为周围有足够的臭氧可以显着阻挡紫外线时,情况可能并非如此。正如研究人员解释的那样,这会对地球上的生命产生连锁反应,甚至会对哪些生物体能够蓬勃发展产生影响。

库克说: “如果我们的模型表明地球氧化历史期间的大气情景,那么地球可能已经沐浴在比以前认为的要强烈得多的紫外线辐射中超过十亿年。” “这可能对生命的进化产生了迷人的影响。”

研究人员说,紫外线辐射水平的增加可能是造成跨时代至少一次大规模灭绝的原因,这与之前一些研究的结果相吻合。

这种类型的辐射有可能在分子水平上造成损害和破坏,这项新研究的作者呼吁重新审视地球大气中臭氧水平的时间表。需要考虑多种因素,包括太阳光度的变化。

大约 4 亿年前,大气中的氧气含量达到现代标准,更复杂的生命形式开始进化,导致当今地球上存在广泛的生物多样性。

“目前尚不清楚动物何时出现,或者它们在海洋或陆地上遇到的情况,”库克说。

“然而,根据氧气浓度,动植物可能面临比当今世界更恶劣的条件。我们希望未来可以探索我们的结果对进化的全面影响。”

该研究已发表在英国皇家学会开放科学杂志上

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