地球的海洋曾經是綠色的，火山水域的研究說

地球近四分之三的面積被海洋覆蓋，使這顆行星看起來像淡藍色圓點來自太空。

但日本研究人員提出了一個令人信服的證據，即地球的海洋曾經是綠色的，在研究發表于自然界.

地球海洋在古代看起來不同的原因是它們的化學和光合作用的進化。作為一名地質學本科生，我被告知一種被稱為帶狀鐵層記錄這顆行星的歷史。

帶狀鐵層沉積在太古宙和古元古代，大致在3.8 和 18 億幾年前。那時的生命僅限于海洋中的一個細胞生物。大陸是灰色、棕色和黑色巖石和沉積物的貧瘠景觀。

落在大陸巖石上的雨水溶解了鐵，然后由河流帶到海洋中。鐵的其他來源是海底的火山。這種鐵在以后會變得很重要。

太古宙是地球大氣層和海洋缺乏氣態氧的時代，也是第一批從陽光產生能量的生物進化出來的時候。這些生物使用厭氧光合作用，這意味著它們可以在沒有氧氣的情況下進行光合作用。

它引發了重要的變化，因為厭氧光合作用的副產品是氧氣。氧氣與海水中的鐵結合。只有當海水鐵無法中和更多的氧氣時，氧氣才以氣體的形式存在于大氣中。

最終，早期光合作用導致了“大氧化事件”，一個重大的生態轉折點復雜生活在地球上是可能的。它標志著地球從基本無氧轉變為海洋和大氣中含有大量氧氣的地球。

帶狀鐵層中不同顏色的“帶”記錄了這種變化，在沒有氧氣的情況下沉積的鐵沉積物和紅色氧化鐵之間的交替。

綠色海洋的案例

最近的論文對太古宙綠色海洋的案例始于一項觀察：日本硫磺島周圍的水域呈綠色調，這與氧化鐵的一種形式 - Fe（III）.藍綠藻在島嶼周圍的綠色海水中茁壯成長。

盡管它們的名字叫藍綠藻，但它們是原始細菌，而不是真正的藻類。在太古宙，現代藍綠藻的祖先與其他使用亞鐵而不是水作為光合作用電子來源的細菌一起進化而來。這表明海洋中的鐵含量很高。

光合生物利用細胞中的色素（主要是葉綠素）利用太陽的能量將 CO? 轉化為糖。葉綠素使植物呈綠色。藍綠藻很奇特，因為它們攜帶常見的葉綠素色素，但也攜帶另一種稱為藻紅蛋白 （PEB） 的色素。

在他們的論文中，研究人員發現帶有 PEB 的基因工程現代藍綠藻在綠色水域中生長得更好。盡管葉綠素在我們可見的光譜中非常適合光合作用，但 PEB 在綠光條件下似乎更勝一籌。

在光合作用和氧氣上升之前，地球的海洋含有溶解的還原鐵（在沒有氧氣的情況下沉積的鐵）。

太古宙光合作用上升釋放的氧氣隨后導致海水中的鐵氧化。該論文的計算機模擬還發現，早期光合作用釋放的氧氣導致足夠高濃度的氧化鐵顆粒使地表水變綠。

一旦海洋中的所有鐵都被氧化，地球的海洋和大氣中就會存在游離氧 （0?）。因此，這項研究的一個主要含義是淡綠色圓點從太空觀察的世界是孕育早期光合作用生命的良好候選行星。

海洋化學的變化是漸進的。太古宙時期持續15 億年.這占了地球歷史的一半以上。相比之下，復雜生命的興起和進化的整個歷史約占地球歷史的八分之一。

幾乎可以肯定，在此期間，海洋的顏色逐漸發生變化，并可能出現波動。這可以解釋為什么藍綠藻進化出兩種形式的光合色素。葉綠素最適合白光，這就是我們今天擁有的陽光類型。利用綠光和白光將是一種進化優勢。

海洋會再次改變顏色嗎？

最近一篇日本論文的教訓是，我們海洋的顏色與水的化學和生命的影響有關。我們可以想象不同的海洋顏色，而無需過多地借鑒科幻小說。

如果硫含量高.這可能與激烈的火山活動和大氣中的低氧含量有關，這將導致紫硫細菌.

在強烈的熱帶氣候下，理論上也可能出現紅海，當紅色氧化鐵由陸地上巖石的腐爛形成，并被河流或風帶到海洋。或者，如果一種藻類鏈接到 “Red Tides”開始主宰海洋表層。

這些紅藻在氮等肥料濃度高的地區很常見。在現代海洋中，這種情況往往發生在靠近下水道的海岸線.

隨著太陽的老化，它會首先變得更亮導致表面蒸發增加和強紫外線。這可能有利于生活在沒有氧氣的深水中生長的紫硫細菌。

這將導致沿海或分層地區出現更多的紫色、棕色或綠色色調，隨著浮游植物的減少，水中會出現深藍色的減少。最終，隨著太陽膨脹到包圍地球的軌道，海洋將完全蒸發。

在地質時間尺度上，沒有什么是永恒的，因此我們海洋顏色的變化是不可避免的。

塞德里克·約翰，環境與可持續發展數據科學教授兼負責人，倫敦瑪麗皇后大學

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