科學家們一直在做一些偉大的工作,在回顧數十億年前的時候,想要弄清楚古代地球是什麼樣子的,一項新的研究表明,我們星球上最早的條件可能比最初想象的更惡劣。
特別是,研究人員現在認為,我們低估了太陽到達地球表面的紫外線輻射水平——在某些時期,這些輻射水平可能比之前認為的高10倍。
研究的重點是過去24億年的歷史,自大氧化事件(GOE)以來,大氣和海洋中的氧氣含量首次從幾乎為零開始上升。這些新發現不僅讓我們對地球的歷史有了更多的瞭解,還能提高我們對其他行星大氣的瞭解。
英國利茲大學的天體物理學家格雷戈裡·庫克說:“我們知道,如果生命暴露在過多的紫外線輻射下,會產生災難性的影響。”“例如,它可能導致人類面板癌。一些生物體有有效的防禦機制,許多生物體可以修復紫外線輻射造成的損害。”
“雖然大量的紫外線輻射不會阻止生命的出現或進化,但它可以作為一種選擇壓力,更好地應對大量紫外線輻射的生物體獲得了優勢。”
研究人員認為,更強的紫外線輻射可能是由於吸收輻射的臭氧層變弱而襲擊地球的。我們大氣中臭氧的數量取決於許多因素和化學反應,但氧氣水平在臭氧的形成中起著主要作用。
以前,人們認為大氣中氧氣含量約為今天水平的1%,就能產生足夠的臭氧來阻擋有害的紫外線輻射。現在,利用先進的計算機氣候模擬,研究小組表明,關鍵的氧氣水平可能更接近5%到10%。
換句話說,在過去24億年間的很長一段時間裡,當我們認為周圍有足夠的臭氧來顯著阻擋紫外線時,情況可能並非如此。正如研究人員解釋的那樣,這對地球上的生命產生了連鎖反應,甚至對哪些生物可以繁榮發展產生了影響。
如果我們的模型能反映地球氧化史上的大氣狀況,那麼在超過10億年的時間裡,地球可能沐浴在比之前認為的更強烈的紫外線中,”庫克說。“這可能對生命的進化產生了令人著迷的影響。”
研究人員說,紫外線輻射水平的增加可能導致了各個時代至少一次的大規模滅絕,這與之前一些研究的結果相吻合。
這種型別的輻射有可能在分子水平上造成損害和破壞,這項新研究的作者呼籲重新審視地球大氣中臭氧水平的時間線。需要考慮多種因素,包括不斷變化的太陽光度。
大約4億年前,大氣中的氧氣水平達到了現代的標準,更復雜的生命形式開始進化,導致了今天地球上廣泛的生物多樣性。
目前還不清楚動物是什麼時候出現的,也不知道它們在海洋或陸地上遇到了什麼情況。
然而,根據氧氣濃度的不同,動物和植物可能會面臨比當今世界更為嚴酷的環境。我們希望我們的研究結果對進化的影響能夠在未來得到全面的探索。”