上升的分子氧气
识别的本质地球的pre-oxygenic环境是考虑这个问题的关键。如果人类能穿越时间三十亿年前的地球,他们会发现宇航服是必需的。更富戏剧性的是,如果这些旅行的宇航员在某种程度上能够与他们从现代所有的氧气大气不久,他们就会发现它会消失。不仅是早期的大气中氧气缺乏,但对O强有力的下沉2也丰富。可氧化的材料,如二价铁、硫化物和有机的化合物散落环境他们现在没有。这些化学物质吸收啊2后几乎立即释放。此外,正如这些化合物的oxygen-absorbing能力筋疲力尽,被侵蚀的新材料未氧化的地壳。这个过程一直持续到岩石周期(沉降、葬礼、火成岩活动、提升和侵蚀)在地壳暴露所有可氧化的材料。无论怎样的供应O2,这个过程必须花时间(大约一半的地壳岩石体积是每6亿年回收)。因此,这是非常重要的区分清楚之间的第一个生物生产O2和它的持续的大气中积累。可想而知,甚至有可能的是,这些事件被数亿年分开。丰富的啊2每一点表达的方法目前大气水平(PAL)。例如,因为O的压力2目前大气中大气是0.21(3.1磅每平方英寸或212.7毫巴),行星大气中含有10%的量,0.021大气(0.3磅每平方英寸或21.3毫巴),将被描述为具有一个0.1 PAL的氧气水平。
光化学生产
有限的力量来源是大气中的水蒸气上升的需求高度太阳能紫外线辐射的能力裂开水分子尚未被其他大气吸收成分。水蒸气的运输高海拔是由感冒严重阻碍层在大气中。在这一层水气结冰,的速度光化学生产的啊2因此是有限的。这种限制的严重程度并不精确,但很明显,大气氧水平没有上升直到产氧光合作用。这并不表明光化学O的生产2是无关紧要的。相反,它表明过程的力量来源超过了由当代氧气汇的强度(主要是氧化在地球表面风化反应)居住时间对啊2太短,重要的大气浓度不能积累。最好的估计是,压力啊2在海平面和地面不到5×10−8朋友。
的含氧的光合作用
一个生物介导的发展碳循环前35亿年前几乎要求某种形式的光合作用产生了,但仍有可能硫或氢,没有氧气,作为氧化还原合作伙伴(代理删除电子从碳在氧化过程中)。它也已经注意到一些沉积物35亿年年龄与形状包含微化石类似现代的氧的photosynthesizers。这是暗示,虽然不引人注目,证据表明,氧的光合作用已经由35亿年前。形状是一个臭名昭著的不精确的指标微生物的生化特征。更具体地说,虽然它可能认识光合生物的形状,很难确定到底是什么氧化还原伙伴有机体。
沉积岩石的地球化学、古生物特征28亿年年龄提供了有力的证据,氧的光合作用产生了。在28亿年,碳13的沉积有机碳丰度大幅降低水平维持在35亿年至29亿年前,然后慢慢上升,夺回那些水平约22亿年前。这是解释的瞬态在生物地球化学生物甲烷(CH的碳循环4),这是强烈的贫碳13,担任一个重要的移动组成周期的间隔期间从28亿年到22亿年前。根据这一解释,甲烷能够扮演这个角色只有在O2变得可用,促进它的新陈代谢。是啊2水槽在强度和大气中成为氧化减少,然而,甲烷的流动性降低,甲烷循环了其现代形式,这很少会强烈降低沉积有机质丰度的碳13。
化石类似于现代氧的photosynthesizers也出现在沉积物的年龄,他们是伴随着“化石沉积学的特性(明显气体口袋”)解释为有氧代谢的证据。因此,证据可追溯到大约28亿年前更丰富多样化的(地球化学形态和沉积学的),发现在岩石35亿岁。尽管这些点的一致性,这些证据不是决定性的。
年轻沉积物的证据表明,氧的光合作用几乎可以肯定发展早于22亿年前。无论发展的精确时刻,它标志着第一个所谓的起源氧气的绿洲,一个限制环境的丰度2超过5×10−8朋友可能相当显著。在这样的绿洲,有氧代谢会发生。在他们的利润,可氧化的材料从周围的全球环境不知所措的本地供应O2。总的来说,大气不氧化,但是,作为氧的photosynthesizers激增,绿洲的数量和规模增长。