研究發現地球成為富氧星球是由於自轉減慢

一項關於地球如何轉變成為富氧星球有新的觀點提出。隨著地球自轉速度減慢，微生物有更長時間沐浴在陽光之下，加大了它們向大氣中釋放氧氣數量的能力。

數十億年前，地球上的第一個生命體是由密集藍綠藻開始產生氧氣，作為光合作用的副產品。但是科學家仍然不確定是什麼原因觸發了這個轉變，使地球從一個含氧量低的星球變成一個含有大量氧氣的世界，複雜的生物得以進化和變得多樣化。

科學家最近在世界上最大的淡水湖之一休倫湖（Lake Huron）的底層的一個天坑中發現了這種關聯的線索。該天坑直徑為91米，位於地面之下約24米的深處。在那裡，含有硫的水滋養著在低氧環境中茁壯成長的多彩微生物，類似地球上最早的細菌。

在天坑寒冷的深處，生活著兩種微生物：尋求陽光的紫色藍綠藻，通過光合作用產生氧氣，以及消耗硫而不是釋放硫酸鹽白色細菌，互相爭奪地盤。在早上和晚上，白色細菌會覆蓋它們的紫色鄰居，阻止紫色微生物接觸陽光。當日光最強時，白色細菌會避開光線、遷移至天坑的深處，紫色藍綠藻沒有覆蓋，從而能夠進行光合作用並釋放氧氣。

根據這新的研究發現，地球自轉速度減慢可能是刺激微生物產生的氧氣釋放的重要因素：現在地球每24小時完成一次自轉，但在40億多年前，一天大約只有6小時，因為地球與月球潮汐摩擦的過程減緩了地球的自轉，大約在24億年前地球自轉開始放緩。一旦一天的長度達到某個臨界點（關鍵的氧合時期），更長的日照時數可能使更多的氧分子從高濃度區域（微生物層帶）游離到低濃度區域（大氣層）。

數十億年前微生物之間也可能存在有類似的競爭，然而，隨著白晝變得越來越長，製氧微生物獲得了更常時間的日照，便能向大氣中釋放了更多的氧氣。

【圖：美國國家海洋及大氣管理局；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年8月2日出版的《自然-地球科學》期刊，標題是：Possible link between Earth’s rotation rate and oxygenation