打開一個「時間膠囊」，接收來自 14 億年前的空氣，這就是壬色列理工學院團隊最近做的事。研究人員於加拿大安大略省一處沉積層發現封存 14 億年的古老石鹽（Halite）晶體，透過分析晶體內部小氣泡氣體，驚訝發現當時地球大氣含氧量遠比我們過去認知高得多。
這項發現不僅挑戰教科書對地球「無聊十億年」的定義，更可能促使我們重新思考複雜生命為何延遲這麼久才在地球出現。
讓我們先回顧地球大氣史，地球大氣並非一開始就適合生物呼吸，而是經歷幾個劇烈演變主要階段：
- 原始大氣（Primordial Atmosphere）：約 46 億年前，地球大氣主要由氫氣、氦氣組成，後來多逸散至太空。
- 次生大氣（Secondary Atmosphere）：隨著原始大氣逃逸、火山頻繁爆發、小行星撞擊事件注入大量外來氣體，地球轉變成以二氧化碳、氮氣、甲烷為主的次生大氣，但仍是無氧、高溫環境。
- 含氧大氣：約 24 億年前地球出現大氧化事件（Great Oxidation Event，GOE），藍綠菌開始透過光合作用釋放氧氣，海洋、大氣含氧量首次明顯上升。
- 無聊十億年（Boring Billion）：指 18 億年前（古元古代）～8 億年前（新元古代）這段期間，學界普遍認為此時期氧含量極低（可能不到現今含量 1%），導致環境變化停滯，生命形式僅限於簡單微生物，複雜生命無法演化。
最新的石鹽研究就將重點直指「無聊十億年」。
石鹽主要存於沉積岩，由海水或鹹湖水蒸發形成，包括石鹽在內的大量沉積蒸發岩礦物床可能來自乾涸鹽湖或內陸海域，比如 10 幾億年前一座位於安大略省北部的鹽湖在陽光下蒸發，留下石鹽晶體，並將空氣困在裡面。
研究人員早知石鹽晶體內部可能保存早期地球大氣樣本，但對這些內含物進行精確測量是項艱鉅挑戰，它們既含氣泡又含鹽水，且氧氣、二氧化碳等氣體在水中表現與在空氣表現不同，或者說水的存在會使樣品無法代表整個大氣，科學家必須校正差異才能獲取準確古代大氣讀數。
壬色列理工學院研究生 Justin Park 團隊透過 Schaller 實驗室定制設備，分析取自安大略省北部的古代岩鹽晶體內部氣體、液體成分，有效將地球大氣數據推進至 14 億年前。
讀數顯示，中元古代大氣氧含量約當今 3.7%，與此同時二氧化碳含量是如今 10 倍，足以創造類似現代的氣候狀態並支持複雜多細胞生命演化，但我們目前知道多細胞生命要再數億年才出現。
這項研究帶來一個新謎題：若 14 億年前地球已有充沛氧氣、氣候也比之前想像還要溫和，為什麼複雜生命沒有在那時大爆發，還要等數億年時間才開花結果？（約 5.4 億年前寒武紀大爆發）
該研究暗示，生命演化遭限速的兇手可能不是氧氣，而是其他因素。
新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。
- Scientists crack ancient salt crystals to unlock secrets of 1.4 billion-year-old air
- “It’s An Incredible Feeling”: Salty Air Bubbles In 1.4-Billion-Year-Old Crystals Reveal Secrets Of Earth’s Early Atmosphere
（首圖來源：AI 生成）
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