地球自转减慢是否创造了我们所知的生命?

根据研究，动物进化可能是因为地球自转减慢，导致白天更长，氧气更高一项新的研究发表于自然地球科学。

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氧气增加的因素近二十亿年的过程．

现在，由马克斯·普朗克海洋微生物研究所和德国莱布尼茨热带海洋研究中心的朱迪思·克拉特（Judith Klatt）和阿琼·陈努（Arjun Chennu）领导的一个国际研究团队提出了一个理论，即氧合可能与白天长度有关，这是一种以前未被描述的联系。

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潮汐摩擦减慢了地球的自转。

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一假设，这些微生物只能通过水肺潜水才能到达。有紫色的产氧蓝藻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，紫色细菌上升到顶端，准备工作，光合作用后氧气被释放到大气中——但生产力取决于一天的长短。

美国密歇根大学的地质微生物学家Gregory Dick说：“我们的想法是，在下午的光照条件下，白天的长度越短，窗户的光照时间越短，这些白色的食用细菌就会在光合细菌的顶部，限制氧气的产生。”

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，它的日长——可能对地球氧合的模式和时间产生了重要影响。”。

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?

“直觉告诉我们，两个12小时的工作日应该类似于一个24小时的工作日，”陈努说。

“阳光上升和下降的速度是原来的两倍，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。

“这种从阳光中释放出的氧气的微妙分离是这一机制的核心。”

这意味着细菌在早上制造氧气，但直到当天晚些时候才扩散到大气中。模型显示，细菌可以在一个漫长的一天中向空气中泵入更多氧气，因为在太阳下山之前，它们有足够的时间达到并在最有效的水平下工作更长时间。

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影响，足以提高全球氧气水平，并导致大气变化。

“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。

“这非常令人兴奋。通过这种方式，我们将微生物垫中分子的舞蹈与我们的星球和月球的舞蹈联系起来。”

通过这些模型，研究人员表明，在地球历史上，氧气水平的两个主要飞跃是大氧化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。”