地球大气氧含量演化研究 - 研究揭示地球表面经历约20亿年过渡性氧化过程 为理解生命起源演化和沉积矿产油气形成提供关键环境背景 [2][3] - 创新采用碳酸盐结合态硫酸盐中三氧同位素(Δ′O)示踪大气氧含量演化 首次直接高分辨记录表明4.1亿年前地球大气氧含量已达现代水平 [5] - 证实地球大气由无氧向富氧转变呈阶段性演化 历时约20亿年 精细刻画大气与海洋氧化状态的复杂耦合特征 [5] 新元古代-古生代早期环境研究 - 研究为新元古代至早古生代异常碳同位素记录和复杂真核生命阶段性快速演化提供关键基础 [6] - 表明新元古代-古生代早期古海洋可能存在超大型溶解有机碳库 作为新有机碳源为古老油气资源形成提供物质基础 [6] - 2023年研究显示埃迪卡拉纪(约6.35亿至5.39亿年前)海洋氧化可能受硫酸盐风化等外部因素影响 非仅由海洋内部磷氧循环控制 [6] 研究团队与发表信息 - 成都理工大学李超教授与南京大学彭永波教授作为共同通讯作者 成都理工大学王海洋研究员作为第一作者 于2025年8月27日在Nature发表研究成果 [2] - 李超教授作为通讯作者曾于2023年5月31日在Nature发表关于埃迪卡拉纪磷循环的研究论文 [6][8]

研究核心观点 - 研究通过建立高分辨率硫酸盐三氧同位素数据记录，结合系统生物地球化学模型，揭示了地球大气氧含量从无氧向富氧转变的阶段性演化历史和控制机制 [1] - 该研究为理解地球生命起源与演化以及地球宜居性的形成提供了关键的地球化学示踪指标和理论基础 [1] 研究方法与数据 - 利用沉积碳酸盐岩内微量硫酸根中的三氧同位素连续记录大气氧独有的非质量依赖氧同位素负异常信号，以追踪古大气氧含量变化 [1] - 通过系统采样分析与文献数据整合，建立了过去近30亿年的三氧同位素演化记录 [1] 大气氧含量演化关键阶段 - 记录显示大气氧含量经历了三次显著跃迁，分别发生在古元古代（24亿年前至21亿年前）、新元古代（约10亿年前）和古生代（约4.4亿年前） [1] - 地球氧气从无到有，呈阶段性上升，并于距今约4.1亿年前趋近稳定的富氧状态 [1] 大气-海洋协同演化机制 - 大气氧含量上升后开始周期性氧化以缺氧为主的海洋，促进了缺氧水体中有机碳与还原性硫的氧化，生成大量缺失34S/17O/13C的硫酸盐与无机碳，引发C—S—O同位素的协同扰动 [2] - 该过程在短期内通过负反馈机制迅速消耗大量氧气，抑制甚至逆转了大气氧含量的进一步上升 [2] - 研究定量重建了地球大气氧气含量的演化历史，揭示了大气与海洋氧化状态的动态耦合协同演化机制 [2]