地球自转减慢是否创造了我们所知的生命?

由于地球的旋转减慢，动物可能已经进化，导致氧气较长，氧气较高一项新的研究发表在自然地球科学。

氧气的增加是动物进化的必要条件，但几十年来，研究人员一直在努力解释控制这一变化的因素近二十亿年的过程．

现在，一个由德国马克斯·普朗克海洋微生物研究所和莱布尼茨热带海洋研究中心的朱迪思·克拉特和阿尔jun Chennu领导的国际研究小组提出理论，氧合作用可能与白昼长短有关，这是一种以前没有描述过的联系。

当地球年轻的时候，它的自转速度比现在快，一天只有6个小时。但最终，在月球引力的牵引下从潮汐摩擦地球旋转放缓。

研究小组假设，随着地球变慢，白昼变长，使得进行光合作用的细菌得以繁衍。反过来，这些细菌可能向空气中释放了大量的氧气，这使得呼吸氧气的生物得以进化。

研究人员通过研究生活在天坑底部的微生物提出了这个假设，只有通过水肺潜水才能接触到。有紫色的产氧蓝藻细菌和白色的硫氧化细菌，它们的主要能源是硫，而不是阳光。

克拉特说:“我们不完全明白为什么花了这么长时间，是什么因素控制了地球的氧化作用。”“但在研究密歇根州休伦湖中岛天坑的蓝藻菌群时，我有了一个想法。”

地球上几乎所有可呼吸的氧气都来自光合作用的产物，是由植物或植物释放出来的细菌如果工作时间很长，克拉特想，也许他们有更多的时间来生产氧气。

研究小组发现，白色细菌在夜间会在紫色细菌上形成一个垫子，紫色细菌可以吃硫磺，而紫色细菌因为没有阳光而不能制造氧气。

当太阳升起时，紫色细菌爬到顶部，准备工作，氧气在光合作用后被释放到大气中——但生产力取决于一天的长度。

“我们的想法是,在较短的一天长度和短窗下午高光照条件,这些白色菌在光合细菌对于较大的部分,限制生产氧气,”说具有密歇根大学的格雷戈里·迪克。

克拉特解释说:“简单地说，在更短的日子里，氧气离开垫子的时间就更短了。”

迪克继续说:“我们的研究表明，地球自转的速度——换句话说，地球的白昼长度——可能对地球的氧合模式和时间有重要影响。”

这种情况可能会进一步恶化，因为紫色细菌不是早起的人——从它们爬到顶部到真正开始产生氧气之间有一个时间差。

所以，随着白天变长，太阳在下午最容易到达，晚起床的人有更长的时间来增加氧气的产生，导致大气变化。

研究小组模拟了氧气是如何根据白天的长短扩散到大气中的——细菌是在超过24小时的长一天中工作更有效，还是在两个较短的12小时中工作更有效?

Chennu说:“直觉告诉我们，一天12小时和一天24小时应该是差不多的。”

“太阳上升和下降的速度是太阳上升和下降速度的两倍，氧气的产生也紧随其后。

但是从细菌垫子中释放氧气却没有，因为它受到分子扩散速度的限制。

“这种从阳光中释放氧气的微妙解耦是机制的核心。”

这意味着细菌在早上制造氧气，但氧气直到当天晚些时候才扩散到大气中。模型显示，在漫长的一天里，细菌可以向空气中泵入更多的氧气，因为在太阳下山之前，它们有时间达到并在最有效的水平上工作更长时间。

研究小组将这些发现纳入全球氧化模型，以观察细菌释放的氧气是否会影响整个星球的大气。

他们的模拟显示，地球减速带来的额外日光可能对细菌产生了足够的影响，从而提高全球氧气水平，导致大气变化。

“从分子扩散到行星力学，我们将在不同尺度下运行的物理定律联系在一起，”Chennu说。“我们表明，白天的长度和地面微生物释放的氧气量之间有一个基本的联系。

“这很令人兴奋。这样，我们将微生物垫中分子的舞蹈联系起来的星球和月亮的舞蹈。“

通过这些模型，研究人员展示了地球历史上氧气水平的两大飞跃大氧化E发泄20亿年前，以及新元古代晚期的氧化事件，可能与日光增加有关。如果是这样，这可能意味着复杂的生命是产氧细菌长时间工作的结果。

Klatt总结道:“在如此大范围的时间和空间尺度上进行杂耍是令人难以置信的，也是非常有趣的。”