近四分之三的地球被海洋覆蓋，使地球從太空中看起來(lái)像一個(gè)淡藍(lán)色的點(diǎn)。
但日本研究人員在《自然》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中提出了一個(gè)令人信服的理由，即地球上的海洋曾經(jīng)是綠色的。
地球上的海洋在遠(yuǎn)古時(shí)期看起來(lái)與現(xiàn)在不同的原因，可能與它們的化學(xué)成分和光合作用的進(jìn)化有關(guān)。實(shí)際上，一種被稱(chēng)為帶狀鐵構(gòu)造的巖石礦床在記錄地球歷史方面的重要性。
帶狀鐵地層沉積于太古宙和古元古代，大約在38億到18億年前。那時(shí)的生命僅限于海洋中的單一細(xì)胞生物。大陸是一片貧瘠的土地，布滿(mǎn)了灰色、棕色和黑色的巖石和沉積物。
落在大陸巖石上的雨水溶解了鐵，然后由河流帶入海洋。鐵的其他來(lái)源是海底的火山。這個(gè)鐵以后會(huì)變得很重要。
太古宙是地球大氣和海洋缺乏氣態(tài)氧氣的時(shí)期，也是第一批從陽(yáng)光中產(chǎn)生能量的生物進(jìn)化的時(shí)期。這些生物進(jìn)行厭氧光合作用，這意味著它們可以在沒(méi)有氧氣的情況下進(jìn)行光合作用。
它引發(fā)了重要的變化，因?yàn)閰捬豕夂献饔玫母碑a(chǎn)品是氧氣。氧氣在海水中與鐵結(jié)合。只有當(dāng)海水中的鐵無(wú)法中和更多的氧氣時(shí)，氧氣才能以氣體的形式存在于大氣中。
最終，早期的光合作用導(dǎo)致了“大氧化事件”，這是一個(gè)重要的生態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使地球上的復(fù)雜生命成為可能。它標(biāo)志著地球從一個(gè)基本上無(wú)氧的地球轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)海洋和大氣中有大量氧氣的地球。
帶狀鐵地層中不同顏色的“條帶”記錄了這種變化，即在缺氧條件下沉積的鐵和紅色氧化鐵之間的交替。
綠色海洋的理由
最近這篇論文對(duì)太古宙綠色海洋的論證始于一項(xiàng)觀察：日本火山島硫磺島周?chē)乃虺尸F(xiàn)出一種綠色色調(diào)，這與一種氧化鐵 —— 鐵（III）的形式有關(guān)。藍(lán)綠藻在島嶼周?chē)木G色水域中茁壯成長(zhǎng)。
盡管它們的名字是藍(lán)綠藻，但它們是原始的細(xì)菌，而不是真正的藻類(lèi)。在太古時(shí)代，現(xiàn)代藍(lán)綠藻的祖先與其他細(xì)菌一起進(jìn)化，這些細(xì)菌使用亞鐵而不是水作為光合作用的電子來(lái)源。這表明海洋中的鐵含量很高。
光合生物利用細(xì)胞中的色素（主要是葉綠素）利用太陽(yáng)的能量將二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖。葉綠素使植物呈現(xiàn)綠色。藍(lán)綠藻是特殊的，因?yàn)樗鼈償y帶常見(jiàn)的葉綠素色素，但也有第二種色素，稱(chēng)為藻紅蛋白（PEB）。
在他們的論文中，研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)基因改造的帶有PEB的現(xiàn)代藍(lán)綠藻在綠水中生長(zhǎng)得更好。雖然葉綠素在我們可見(jiàn)的光譜中對(duì)光合作用有很大的幫助，但PEB在綠光條件下似乎更優(yōu)越。
在光合作用和氧氣出現(xiàn)之前，地球的海洋中含有溶解的還原鐵（鐵在缺氧的情況下沉積）。
太古宙光合作用增加釋放的氧氣導(dǎo)致海水中的鐵被氧化。該論文的計(jì)算機(jī)模擬還發(fā)現(xiàn)，早期光合作用釋放的氧氣導(dǎo)致氧化鐵顆粒的濃度足夠高，使地表水變綠。
一旦海洋中的所有鐵都被氧化，地球的海洋和大氣中就存在著游離氧（0?）。因此，這項(xiàng)研究的一個(gè)主要含義是，從太空中看到的淡綠色圓點(diǎn)世界是孕育早期光合作用生命的良好候選行星。
海洋化學(xué)的變化是漸進(jìn)的。太古宙持續(xù)了15億年。這是地球歷史的一半以上。相比之下，復(fù)雜生命的產(chǎn)生和進(jìn)化的整個(gè)歷史大約只占地球歷史的八分之一。
幾乎可以肯定的是，在這一時(shí)期，海洋的顏色逐漸發(fā)生了變化，并且可能出現(xiàn)了波動(dòng)。這可以解釋為什么藍(lán)綠藻進(jìn)化出兩種形式的光合色素。葉綠素最適合白光，也就是我們今天看到的那種陽(yáng)光。利用綠光和白光是一種進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。
海洋會(huì)再次變色嗎？
日本最近發(fā)表的論文告訴我們，海洋的顏色與水的化學(xué)成分和生命的影響有關(guān)。我們可以想象不同的海洋顏色，而不需要過(guò)多地借鑒科幻小說(shuō)。
如果地球上的硫含量很高，紫色海洋是可能存在的。這可能與強(qiáng)烈的火山活動(dòng)和大氣中低氧含量有關(guān)，這將導(dǎo)致紫色硫細(xì)菌占據(jù)主導(dǎo)地位。
從理論上講，在強(qiáng)烈的熱帶氣候下，紅色氧化鐵由陸地上巖石的衰變形成，并被河流或風(fēng)帶到海洋中，也可能形成紅海?；蛘咭环N與“赤潮”有關(guān)的藻類(lèi)主宰了海洋表面。
這些紅藻在氮等肥料濃度高的地區(qū)很常見(jiàn)。在現(xiàn)代海洋中，這種情況往往發(fā)生在靠近下水道的海岸線(xiàn)上。
隨著太陽(yáng)年齡的增長(zhǎng)，它首先會(huì)變得更亮，導(dǎo)致表面蒸發(fā)增加和強(qiáng)烈的紫外線(xiàn)。這可能有利于生活在無(wú)氧深水中的紫硫細(xì)菌。
它將導(dǎo)致沿海或分層地區(qū)出現(xiàn)更多的紫色、棕色或綠色色調(diào)，隨著浮游植物的減少，水中的深藍(lán)色也會(huì)減少。最終，當(dāng)太陽(yáng)膨脹到環(huán)繞地球軌道時(shí)，海洋將完全蒸發(fā)。
在地質(zhì)時(shí)間尺度上，沒(méi)有什么是永恒的，因此海洋顏色的變化是不可避免的。
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