長久以來，地球一直被認(rèn)為是一顆藍(lán)色星球，這很大程度上是由覆蓋其四分之三表面的浩瀚海洋所塑造的。但如果情況并非如此，我們的海洋曾經(jīng)是綠色的呢？《自然地質(zhì)與演化》雜志發(fā)表的一項新研究提出了令人驚訝的結(jié)論。
研究表明，這種不尋常的色彩是由當(dāng)時獨特的水化學(xué)和光合作用的進(jìn)化所導(dǎo)致的。更耐人尋味的是，科學(xué)家們還提出了未來海洋顏色變化的可能性。
為了理解我們的海洋為何曾呈現(xiàn)綠色，名古屋大學(xué)的研究人員指出，大陸巖石中鐵元素的大量溶解是其原因。大約在38億至18億年前，也就是太古代時期，海洋中的生命還局限于單個細(xì)胞，雨水侵蝕了大陸巖石中的鐵元素。隨后，河流將這些溶解的鐵元素帶入海洋，并與從海底火山口噴出的亞鐵元素匯合。
這些富含鐵的條件引發(fā)了我們所知的大氧化事件，大約 24 億年前，世界從缺氧環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒醐h(huán)境。
在此期間，藍(lán)藻開始通過產(chǎn)氧光合作用產(chǎn)生氧氣，而這一過程會產(chǎn)生氧氣作為副產(chǎn)品。然而，與現(xiàn)代植物不同，早期藍(lán)藻并非僅依賴葉綠素。相反，它們還擁有一種名為藻紅蛋白（PEB）的色素，這種色素擅長吸收綠光。隨著這些藍(lán)藻的繁衍生息，它們向水體和大氣中釋放氧氣，從而引發(fā)了更復(fù)雜生命形式的進(jìn)化。然而，研究人員渴望了解藍(lán)藻除了葉綠素之外還使用PEB的原因。
由松尾太郎 (Taro Matsuo) 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用先進(jìn)的模擬技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在太古代時期，綠光占據(jù)了光譜的主導(dǎo)地位，這主要是由于一種稱為鐵沉淀的過程。
研究人員確定，增加的氧氣產(chǎn)量最終與鐵發(fā)生反應(yīng)，使其從可溶的亞鐵轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿娜齼r鐵。由于三價鐵不溶，它會以鐵銹狀顆粒的形式沉淀下來。這種較重的鐵吸收了藍(lán)光，而紅光波長則被水吸收，只剩下綠光在水下占據(jù)主導(dǎo)地位。
“基因分析顯示，藍(lán)藻擁有一種名為藻紅蛋白的特殊藻膽蛋白，能夠有效吸收綠光，”松尾說?！拔覀冋J(rèn)為，正是這種適應(yīng)性讓它們能夠在富含鐵的綠色海洋中繁衍生息?！?/p>
現(xiàn)代對日本硫磺島火山島周圍的觀測自然呈現(xiàn)出綠色色調(diào)與氧化鐵有關(guān)，這也為該團隊的模擬提供了支持。
2023 年九州薩蘇南群島的硫磺島
此外，研究人員的理論模型表明，地球海洋在不同的環(huán)境條件下會呈現(xiàn)出完全不同的顏色。例如，如果硫含量增加，由于劇烈的火山活動和大氣中氧氣含量低，海洋可能會呈現(xiàn)紫色。
同樣，在強烈的熱帶氣候下，當(dāng)巖石腐爛形成紅色氧化鐵，河流將其注入海洋時，海洋可能會呈現(xiàn)紅色。
該研究發(fā)表在《自然生態(tài)與進(jìn)化》雜志上。
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