《生命和家园 16》

地质学家克劳德观察到一个现象。地质底层古老的岩石里含有一些非氧化物的岩粒，比如硫化铁的黄铁矿和碳酸铁的菱铁矿，或者是非完全氧化的铀矿。它们暴露在空气中会迅速氧化成粉末。而表层的岩石里有完全氧化的三氧化二铁红铁矿。在二十四亿年前，地球上开始出现大量的氧化物岩石，大气中的氧气含量也开始上升，标志一次大氧化事件的发生。

现在地球大气层里氮气占五分之四，氧气占五分之一。而原始大气里主要是氮气和二氧化碳。其中氧气成分不到百万分之一。克劳德认为古老地球表面的氧气来自蓝藻的新陈代谢。蓝藻在三十五亿前就已经出现，但是地球上可记录的有氧活动要等到二十四亿年前。克劳德猜测当蓝藻出现时，它们还没有演化出氧结合酶，结果它们的生命活动也像其它厌氧微生物一样受到氧气的抑制。另一种可能性是蓝藻释放出来的氧气和另一些厌氧菌释放的甲烷相互反应，转化成二氧化碳和水。这种平衡状态持续到甲烷细菌所需的镍元素减少，蓝藻才占了上风。这时候，大量的铁元素由岩浆带出来。它们以二价铁离子形式溶解在海水里。氧气将它们转化成三价铁离子沉积在海底。

二十多亿年前的地球正好是凯诺兰超大陆和哥伦比亚超大陆的时期。地壳板块的撞击挤压伴随着火山的爆发。硫化铁物质被不断地带到地表。地质活动也影响到蓝藻。火山带来的营养物质能够促进蓝藻的繁殖和氧气的产出。火山频繁喷发时，海底就有红铁矿和磁铁矿构成的红色或者暗红色的沉积岩。火山休歇期，海底沉积的多是二氧化硅的硅岩。如此往复，就形成了条状铁矿石。世界上这种富铁的条状铁矿都产生于二十四亿年前到十八亿年前之间。它占了全球开采铁矿的百分之九十，以及所有铁矿储藏的百分之六十。条状铁矿最丰富的国家是澳大利亚和巴西。中国辽宁省鞍山的条状铁矿于1918年开采。它现在仍然提供中国四分之一的铁矿石。

不仅仅是条状铁矿石，大氧化事件还促成了许多新矿物质的形成。在地表一公里之内的地质层里，氧渗透在水里，和已有的岩石发生化学反应，而生成出三万多种矿物质。其中就绿松石，石青，和孔石等宝石。这些也是中国传统青绿山水绘画中常用的矿石颜料。生命第一次体现出大规模改变地球的能力。生命也改变了自身。氧气会分解厌氧细菌。但是人缺氧就会窒息。氧气从原来抑制和扼杀原始生物生存的毒性物质转变成了现代大多数生物生存不可或缺的生命物质。我们不知道生命为什么如此演化。在水面吐着小气泡的蓝藻只是做了一个小小的改动，将新陈代谢的原料从硫化氢变成氧化氢（水）。但是它颠覆了生命的生存模式。我们也不知道这种演化是否正确。地球表层的无氧状态一直持续了十亿年到二十四亿年前。从大氧化事件开始，氧气积攒在海水里。大部分氧元素又由氧化物沉积在海底。大气里的氧气缓慢增加。到十八亿年前，大气氧含量也只有百分之三左右。这个氧含量又稳定持续到八亿年前，才缓慢增长五亿年达到如今百分之二十的水平。现在的地球大气有高度的氧化性。所以，地球表层在三十多亿年的时间里一直处在无氧或者低氧的状态。只有到了八亿年前，复杂的多细胞生物才蓬勃繁盛起来。也许生命做了一个正确的选择。但是历史只有一次。我们无法验证这个结果，甚至无法想像出别的生命演化的途径。

二十亿年前的地球笼罩在有大量二氧化碳的大气里。它看上去像现在的金星，一个橙色光亮的星球。大气下，海洋像现在一样湛蓝。地球上的陆地面积已经可观，因为不断地被氧化而显现出铁锈的红色，就像现在的火星。火星表面应该有水。表面岩石的氧化只依靠水分子电离出来的氧，所以只有几米厚很薄的一层。地球上的微生物都在海里，应该游离在陆沿的附近。而陆地上一片荒芜。地质活动像日常惯例一样进行着，没有太出格的事情发生。就这样又过了漫长和无聊的十亿多年。同一时段，地球生命一直在悄无声息地演化。

—写于2022年10月29日（图片来自网络）