《生命和家園 16》

地質學家克勞德觀察到一個現象。地質底層古老的岩石裏含有一些非氧化物的岩粒，比如硫化鐵的黃鐵礦和碳酸鐵的菱鐵礦，或者是非完全氧化的鈾礦。它們暴露在空氣中會迅速氧化成粉末。而表層的岩石裏有完全氧化的三氧化二鐵紅鐵礦。在二十四億年前，地球上開始出現大量的氧化物岩石，大氣中的氧氣含量也開始上升，標誌一次大氧化事件的發生。

現在地球大氣層裏氮氣占五分之四，氧氣占五分之一。而原始大氣裏主要是氮氣和二氧化碳。其中氧氣成分不到百萬分之一。克勞德認為古老地球表麵的氧氣來自藍藻的新陳代謝。藍藻在三十五億前就已經出現，但是地球上可記錄的有氧活動要等到二十四億年前。克勞德猜測當藍藻出現時，它們還沒有演化出氧結合酶，結果它們的生命活動也像其它厭氧微生物一樣受到氧氣的抑製。另一種可能性是藍藻釋放出來的氧氣和另一些厭氧菌釋放的甲烷相互反應，轉化成二氧化碳和水。這種平衡狀態持續到甲烷細菌所需的鎳元素減少，藍藻才占了上風。這時候，大量的鐵元素由岩漿帶出來。它們以二價鐵離子形式溶解在海水裏。氧氣將它們轉化成三價鐵離子沉積在海底。

二十多億年前的地球正好是凱諾蘭超大陸和哥倫比亞超大陸的時期。地殼板塊的撞擊擠壓伴隨著火山的爆發。硫化鐵物質被不斷地帶到地表。地質活動也影響到藍藻。火山帶來的營養物質能夠促進藍藻的繁殖和氧氣的產出。火山頻繁噴發時，海底就有紅鐵礦和磁鐵礦構成的紅色或者暗紅色的沉積岩。火山休歇期，海底沉積的多是二氧化矽的矽岩。如此往複，就形成了條狀鐵礦石。世界上這種富鐵的條狀鐵礦都產生於二十四億年前到十八億年前之間。它占了全球開采鐵礦的百分之九十，以及所有鐵礦儲藏的百分之六十。條狀鐵礦最豐富的國家是澳大利亞和巴西。中國遼寧省鞍山的條狀鐵礦於1918年開采。它現在仍然提供中國四分之一的鐵礦石。

不僅僅是條狀鐵礦石，大氧化事件還促成了許多新礦物質的形成。在地表一公裏之內的地質層裏，氧滲透在水裏，和已有的岩石發生化學反應，而生成出三萬多種礦物質。其中就綠鬆石，石青，和孔石等寶石。這些也是中國傳統青綠山水繪畫中常用的礦石顏料。生命第一次體現出大規模改變地球的能力。生命也改變了自身。氧氣會分解厭氧細菌。但是人缺氧就會窒息。氧氣從原來抑製和扼殺原始生物生存的毒性物質轉變成了現代大多數生物生存不可或缺的生命物質。我們不知道生命為什麽如此演化。在水麵吐著小氣泡的藍藻隻是做了一個小小的改動，將新陳代謝的原料從硫化氫變成氧化氫（水）。但是它顛覆了生命的生存模式。我們也不知道這種演化是否正確。地球表層的無氧狀態一直持續了十億年到二十四億年前。從大氧化事件開始，氧氣積攢在海水裏。大部分氧元素又由氧化物沉積在海底。大氣裏的氧氣緩慢增加。到十八億年前，大氣氧含量也隻有百分之三左右。這個氧含量又穩定持續到八億年前，才緩慢增長五億年達到如今百分之二十的水平。現在的地球大氣有高度的氧化性。所以，地球表層在三十多億年的時間裏一直處在無氧或者低氧的狀態。隻有到了八億年前，複雜的多細胞生物才蓬勃繁盛起來。也許生命做了一個正確的選擇。但是曆史隻有一次。我們無法驗證這個結果，甚至無法想像出別的生命演化的途徑。

二十億年前的地球籠罩在有大量二氧化碳的大氣裏。它看上去像現在的金星，一個橙色光亮的星球。大氣下，海洋像現在一樣湛藍。地球上的陸地麵積已經可觀，因為不斷地被氧化而顯現出鐵鏽的紅色，就像現在的火星。火星表麵應該有水。表麵岩石的氧化隻依靠水分子電離出來的氧，所以隻有幾米厚很薄的一層。地球上的微生物都在海裏，應該遊離在陸沿的附近。而陸地上一片荒蕪。地質活動像日常慣例一樣進行著，沒有太出格的事情發生。就這樣又過了漫長和無聊的十億多年。同一時段，地球生命一直在悄無聲息地演化。

—寫於2022年10月29日（圖片來自網絡）