騰訊科學(xué)訊 一項(xiàng)新研究顯示，地球從“大氧化事件”到“生命大爆發(fā)”期間，大氣氧濃度不到現(xiàn)代數(shù)值的0.1%，不足以支持動物出現(xiàn)，出現(xiàn)了所謂“沉悶的十幾億年”。在大約6億年前到5億年前，大氣氧氣濃度突然升高，幾乎所有動物都在這一時(shí)期出現(xiàn)。

過去科學(xué)界通常認(rèn)為，地球大氣氧濃度演化分為4個(gè)階段：第一階段是從約46億年前地球形成到24億年前，大氣主要為無氧狀態(tài)；第二階段是24億年前開始的“大氧化事件”時(shí)期，可能持續(xù)了2至3億年，大氣氧濃度激增至現(xiàn)代數(shù)值的1％；第三階段是“大氧化”停歇到“生命大爆發(fā)”期間（約21億年前到6億年前），大氣氧濃度維持在現(xiàn)代數(shù)值1％的狀態(tài)；第四階段是指“生命大爆發(fā)”至今，大氣氧濃度上升至現(xiàn)代數(shù)值并維持至今。

參與研究的耶魯大學(xué)博士后王相力表示，他們分析了采集自中國、美國、加拿大和澳大利亞淺海沉積的富鐵沉積物和頁巖，這些巖石的年代從30億年前持續(xù)到現(xiàn)在。在氧濃度較高的情況下，地球巖石中的部分鉻同位素易被氧化并溶于水，流進(jìn)海洋，造成巖石中的這部分鉻同位素含量降低。因此研究不同歷史時(shí)期的巖石鉻同位素水平可反映相關(guān)年代的大氣氧濃度。

延伸閱讀：

“大氧化事件”是指約26億年前，大氣中的游離氧含量突然增加的事件。這一事件的具體原因尚不得知，目前只有若干種假說能加以解釋。有說法認(rèn)為，是由于海藻類植物進(jìn)行光合作用，使得地球上的氧氣迅速增加，而破壞氧氣的甲烷細(xì)菌所依賴的鎳的數(shù)量急劇減少，使得大氣中的含氧量大量增加，所以稱為“大氣氧化事件”。大氧化事件使得地球上礦物的成分發(fā)生了變化，也使得日后動物的出現(xiàn)成為了可能。

寒武紀(jì)生命大爆發(fā)

在距今約5.3億年前一個(gè)被稱為寒武紀(jì)的地質(zhì)歷史時(shí)期，地球上在2000多萬年時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了突然涌現(xiàn)出各種各樣的動物，它們不約而同的迅速起源、立即出現(xiàn)。節(jié)肢、腕足、蠕形、海綿、脊索動物等等一系列與現(xiàn)代動物形態(tài)基本相同的動物在地球上來了個(gè)“集體亮相”，形成了多種門類動物同時(shí)存在的繁榮景象。

中國云南澄江生物群、加拿大布爾吉斯生物群和凱里生物群構(gòu)成世界三大頁巖型生物群，為寒武紀(jì)的地質(zhì)歷史時(shí)期的生命大爆發(fā)提供證據(jù)。

達(dá)爾文在其《物種起源》的著作中提到了這一事實(shí)，并大感迷惑。他認(rèn)為這一事實(shí)會被用做反對其進(jìn)化論的有力證據(jù)。但他同時(shí)解釋到，寒武紀(jì)的動物的祖先一定是來自前寒武紀(jì)動物，是經(jīng)過很長時(shí)間的進(jìn)化過程產(chǎn)生的；寒武紀(jì)動物化石出現(xiàn)的“突然性”和前寒武紀(jì)動物化石的缺乏，是由于地質(zhì)記錄的不完全或是由于老地層淹沒在海洋中的緣故。

這就是至今仍被國際學(xué)術(shù)界列為“十大科學(xué)難題”之一的“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。 依照傳統(tǒng)和經(jīng)典的生物學(xué)理論，即達(dá)爾文生物進(jìn)化認(rèn)為，生物進(jìn)化經(jīng)歷了從水生到陸地、從簡單到復(fù)雜、從低級到高級的漫長的演變過程，這一過程是通過自然選擇和遺傳變異兩個(gè)車輪的緩慢滾動逐漸實(shí)現(xiàn)的，中國的科學(xué)家通過古化石研究向這一權(quán)威理論提出了挑戰(zhàn)。

在國際上被譽(yù)為“20世紀(jì)最驚人的發(fā)現(xiàn)之一的澄江生物群，就為探索“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”的奧秘開啟了一扇寶貴的科學(xué)之窗。1984年7月1日，“澄江生物群”在云南省澄江縣首次被發(fā)現(xiàn)，這一多門類動物化石群動物類型眾多，且十分珍稀地保存了動物軟體構(gòu)造，首次栩栩如生地再現(xiàn)了遠(yuǎn)古海洋生命的壯麗景觀和現(xiàn)生動物的原始特征，以豐富的生物學(xué)信息為“寒武紀(jì)大爆發(fā)”研究提供了直接證據(jù)。

經(jīng)過多年的努力，中國在有關(guān)“寒武紀(jì)大爆發(fā)'的古生物學(xué)研究方面已在國際上取得了領(lǐng)先地位。不久前，從事“澄江生物群”研究的中科院南京地質(zhì)古生物所陳均遠(yuǎn)研究員、云南大學(xué)侯先光教授和西北大學(xué)舒德干教授共同領(lǐng)銜的“澄江生物群與寒武紀(jì)大爆發(fā)”項(xiàng)目因在早期生命演化研究中取得重大突破，榮獲了國家自然科學(xué)獎一等獎。

遠(yuǎn)古的化石群奇跡般地完好保存了生物的礦化骨骼，還保存了大量軟體組織印痕，如：表皮、感覺器、纖毛、眼睛、腸、胃、消化腺、口腔和神經(jīng)等，甚至有的動物好像在臨死前還飽餐一頓，消化道里充滿著的食物仍可辨認(rèn)。

中國的科學(xué)家們對“澄江生物群”的不斷挖掘發(fā)現(xiàn)和深入系統(tǒng)研究，探索了脊椎動物、真節(jié)肢、螯肢和甲殼等動物的起源，證實(shí)了現(xiàn)生動物門和亞門以及復(fù)雜生態(tài)體系起源于寒武紀(jì)早期，挑戰(zhàn)了自下而上倒錐形進(jìn)化理論模型，為自上而下的爆發(fā)式理論模型提供了化石證據(jù)?，F(xiàn)已描述的澄江生物群化石共120余種，分屬海綿動物、腔腸動物、鰓曳動物、葉足動物、腕足動物、軟體動物、節(jié)肢動物、棘皮動物、脊索動物等十多個(gè)動物門以及一些分類位置不明的奇異類群，此外，還有多種共生的海藻。

通過研究豐富的化石信息，科學(xué)家們?yōu)榻沂尽昂浼o(jì)大爆發(fā)”的謎團(tuán)提出了種種假說。陳均遠(yuǎn)研究員提出寒武紀(jì)生物突變具有極明顯的自發(fā)性進(jìn)化行為的設(shè)想；舒德干教授提出“寒武紀(jì)暖水與冷水兩大古生物地理分區(qū)'的假說等。但如今還沒有一個(gè)清晰、證據(jù)確鑿、令人信服的解釋，科學(xué)家們也在繼續(xù)致力于實(shí)地考察和研究，以求早日完全解開“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的謎底。