提起氧元素大家并不陌生，它几乎可以与元素周期表上所有其他元素形成化合物。现代地球大气中约有21%的氧气，这些氧气是从哪里来的呢？

或许这个问题连小学生都知道——光合作用呗，也就是由绿色植物、藻类和某些细菌通过吸收阳光将水和二氧化碳转化为葡萄糖和氧气过程。

那你想过没有，将时间倒退回几十亿年前的地球，那时地球上的氧气又是从哪里来的呢？也是由光合作用产生的吗？

大气中的氧气（图片来源：Veer图库）

大约在45.7亿年前，太阳在银河系中一个不起眼的角落里形成，太阳形成后剩下的物质凝聚成了太阳系的其余部分，当然包括诞生于大约45.5亿年前的地球。

自地球形成后到现在的45.5亿年，大约有一半的时间里，这颗星球上几乎没有氧气或氧气非常稀薄。直到大约24亿年前，大气中氧气的浓度显著增加，大氧化事件（Great Oxidation Event，GOE）发生了。在这一时期，大气氧气浓度的增加对地球上的生命和环境产生了深远影响。

就在大氧化事件的前2-3亿年，地球大气中的氧气仍然极为稀薄。一部分研究认为，蓝细菌等早期微生物通过光合作用将太阳能转化为化学能，同时将氧气作为副产品释放到水体中。随着时间的推移，这些氧气逐渐积累，并最终进入大气层。

25亿年前至20亿年前地球化学数据及地质记录汇总（Poulton et al., 2021）。棕色区域代表的是传统意义上的“大氧化事件”（图片来源：参考文献[1]）

氧气进入大气后，对当时的生物和地质环境产生了深远的影响。对许多只能进行无氧呼吸的原始生物来说，氧气是有毒的，导致了大量生物的灭绝。尽管如此，它也为演化出更复杂的新生命形式铺平了道路。有了氧气，一些生物进化出了利用氧气生活的新方式，从而形成了更复杂的生态系统。

另一方面，氧气与大气和海洋中的化合物反应，形成了新的地质结构，例如赤铁矿层。很多地质事件会被记录在这些新形成的地质结构中。

因此，大氧化事件不仅改变了地球的生物和地质环境，还为科学家们提供了探索地球早期历史和生命起源的重要线索。

地球物种的多样性（图片来源：Veer图库）

于是，很多科学研究探索了大氧化事件的起源。早在2009年，一篇发表在《自然》杂志上的论文推测了大气中氧气浓度增加的一个原因。

研究人员分析了数十个地点内沉积岩中的微量元素，发现原始海洋中的镍含量是目前水体的 400 倍。早期地球的海洋中有很多可以产生甲烷气体的微生物，这些产甲烷的微生物喜欢富含镍的水生长和繁殖，并会向大气中释放大量的甲烷气体，推测甲烷气体阻止了氧气积聚。