氧气是我们生活活动中不可或缺的一部分。没有氧气，人类永远不会出现在地球上。氧气约占当今地球大气的 21%，是地球大气的第二大成分。然而，自从地球诞生以来，氧气??并没有像现在这样丰富，甚至在地球诞生之初，也可以说是微乎其微。

地球之所以今天如此富含氧气，也是由于地球历史上的三个大规模氧化事件。地球化学模型显示，其中第一个，发生在大约 24.5 亿年前的大氧化事件，将地球大气中的氧含量从几乎为零提高到相当于今天氧含量的 1% 的水平。科学界普遍将这种氧化事件归因于蓝藻的氧气产生和光合作用。直到现在，蓝藻还是氧气生产的主要力量。随后，在新元古代，氧含量再次急剧上升，达到15%～18%左右。

上图：地球大气氧含量随时间演变的时间线

在这个时间线中，科学家最困惑的是：根据化石证据，它可能早在34亿年前，蓝藻开始通过光合作用释放氧气，距离24.5亿年前发生的主要氧化事件有9亿年的差距。为什么从光合作用开始到大气中氧含量迅速增加有这么长时间的延迟？

通过对地球编年史的不断解读，科学惊人地发现了地球一天的长度与氧气的变化极为吻合。

正如地球一开始的含氧量并没有那么多一样，地球上一天的长度也不总是24小时。地球诞生之初，地球自转速度非常快，一天只有6个小时。

直到24亿年前，地球每天的长度都达到了21小时左右。在那之后的大约 10 亿年里，地球的自转速度保持不变。直到大约 7 亿年前，地球的自转再次减速，最终保持在一天 24 小时的长度。

恰巧在地球自转中断的10亿年间，大气中的氧气含量也保持不变。然后当地球的自转再次开始减速时，发生了第二次大规模的氧化事件：新元古代氧化事件。

直觉上，在24小时内，两个6小时一天和一个12小时一天应该相当于光合作用。但为什么会导致地球氧气爆炸呢？科学家说，这个问题的答案可以在蓝藻中找到。

密歇根大学安娜堡分校的研究人员分析了该岛落水洞的沉积物。由于那里的湖泊含氧量极低，靠近数十亿年前微生物生活的环境，因此成为科学家研究地球早期生命行为的绝佳场所。

上图：休伦湖中部岛屿落水洞中的潜水员观察微生物垫覆盖岩石。

微生物垫上的微生物主要有两种，一种是通过光合作用产生氧气的蓝藻，另一种是将硫加工成硫酸盐的硫氧化细菌。数十亿年来，这两种微生物日复一日地相互作用。硫氧化细菌就像一个拿着木棍的恶霸。它们在上午和下午的大部分时间都覆盖着蓝藻，阻挡了与蓝藻接触的阳光。只有在阳光最强的时候，硫氧化细菌才会迁移到更深的地方，以避开阳光，蓝藻才能得到阳光。

上图：一只鲈鱼栖息在休伦湖中间的岛屿落水洞上覆盖的岩石上带有紫色和白色的微生物垫。

此外，在暴露于阳光下和实际开始光合作用之间有几个小时的延迟。换句话说，蓝藻是一个专业的家庭。经过计算，蓝藻每天进行光合作用的时间只剩下几个小时了。因此，如果白天的长度太短，蓝藻光合作用产生的氧气将无法形成足够的浓度梯度并从微生物垫中释放出来。

上图：休伦湖中岛落水洞中的紫色微生物垫.垫子上的小山丘是由下面冒泡的甲烷和硫化氢等气体引起的。

换句话说，更长的日子有助于蓝藻积累氧气，并使氧气更容易达到足够的浓度梯度以释放到大气中。在对从休伦湖采集的微生物垫样本进行的实验中，研究人员还使用卤素灯来模拟不同长度的日光并记录相应的氧气释放量。结果正如预测的那样：暴露在光线下的时间越长，微生物垫释放的氧气就越多。

这和月亮有什么关系？

因为影响地球自转速度变化的是月球.在月球引力的作用下，地球产生潮汐现象，引起海与地壳的摩擦，使地球自转速度逐渐降低，因此仅在24亿年前就达到了一天21小时。大约10亿年后，地球自转速度之所以保持不变，是因为月球的减速作用和地球大气潮汐的加速作用正好相互抵消。直到大约 7 亿年前，可能是由于温度的变化，平衡被打破，地球一天的长度在月球引力的影响下再次增加到 24 小时。

文章来源：《地球与环境》 网址: http://www.dqyhjzz.cn/zonghexinwen/2021/0809/1474.html