大氧化事件之前,氧气在什么地方?

Question

今天,大气中的氧气大约是10¹⁸公斤。地球碳生物量估计大约是4×10¹⁵。不到0.5%。

估计化石燃料约5倍现有碳生物量。如果这些估计是合适的,那么可能在氧气被释放之前没有被关在碳化合物。

氧可以从无机材料中提取和骑车穿过生物量。

减少矿物质被留下吗?不是硅酸盐和碳酸盐。小的磁铁矿晶体吗?

也许有更多的SiO₄之前(比如橄榄石)和生物倾向于用更少的氧气生产硅酸盐(高岭土)?没有很多硅溶解在海水在任何时候,但是有很多可用的硅,它最终可能增加。与更多的氧气风化了硅酸盐,硅酸盐少氧沉积?

也许有那么多自由氧今天因为一些H₂有生产,上升的大气和被冲走了。有更少的水和比以前有更多的氧气。

也许生物量的估计,和化石燃料的估计,实际上并不告诉我们有关碳,减少二氧化碳的其他地方有很多。

我猜测,有人有答案吗?

Answer 1

大氧化事件是由进化的光合作用,光合作用把二氧化碳和水,糖和氧气。因此,氧气来自二氧化碳和水。

记住二氧化碳水平很多倍比今天(~ 20 x)。氢是没有公布和碳和氧结合生成糖

Answer 2

我想添加其他的答案。

是的,这是正确的,蓝藻光合作用引起的大气氧的崛起。谈论一些重要的点:

估计化石燃料约5倍现有碳生物量。如果这些估计是合适的,那么可能在氧气被释放之前没有被关在碳化合物。

化石燃料是与讨论无关。化石燃料在显生宙才开始形成,大约5亿年前。氧气的崛起发生在20亿多年前。

氧可以从无机材料中提取和骑车穿过生物量。减少矿物质被留下吗?不是硅酸盐和碳酸盐。小的磁铁矿晶体吗?

没什么,真的。地球表面上发现的矿物质形成应对大气氧的存在。这意味着氧化矿物表面上只出现在大气中的氧气。这意味着别的东西必须降低。例如,沉积碎屑黄铁矿是一个的事情!今天不可能与氧的存在。

也许有更多SiO4之前(比如橄榄石),用更少的氧气和生物倾向于产生硅酸盐(高岭土)?

不准确的。橄榄石和高岭石都稳定在很宽的氧化态。做charge-balance数学作为Si表明,二氧化硅的存在^{4 +}在所有的硅酸盐。如果有什么区别的话,橄榄石是一种减少形成(Fe^{2 +})和不稳定表面氧化(“生锈”)。

与更多的氧气风化了硅酸盐,硅酸盐少氧沉积?

不是真的。

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关键是,氧气来自光合作用,并减少H₂O和有限公司₂形成有机物质。碳和氢组成的有机物质,剩下的O₂排放到大气中。但我们有足够的碳吗?你说:

以前有那么多二氧化碳吗?氧是地壳中最常见的元素,约466‰的部分重量。

但是,大部分的氧气,至今仍被关在矿物质和完全无关的讨论,因为它不参与反应。碳是由火山活动不断发出。然后被矿物碳化反应(如镁橄榄石的形成:碳酸镁)表面上,或通过有机物的形成。因此,有限公司₂没有机会积累在大气中。然而,氧气不被反应,所以积累。

一开始,氧气实际上并没有积累。它也有一个水槽:溶解铁^{2 +}在海洋中。氧化引起的铁形成不溶性铁^{3 +}氧化物和氢氧化物,我们今天看到的条带状含铁的形成。只有一次铁消耗,大气中的氧气可以开始积累。

Answer 3

非常有趣。

氧气是由水的分裂,通过光合作用或UV-based photo-dissociation在高层大气中。

在光合作用的情况下,降低碳产品必须埋在一个净积累的氧气发生。在这种情况下,氧气有效来自水:

(1)2水+ vis.光。- > 2 h2 + O2(氢和氧的水)(2)2 - > H2CO h2 +二氧化碳+水(二氧化碳和氢碳水化合物和水。碳水化合物是埋)

从UV-dissociation,

(1)2水+ uv - > 2 h2 + O2(水氢和氧,氢是输给了空间)

海洋的重量在10 ^ 21公斤,其中大部分是氧气,所以有大量的质量。

编辑:

甲烷光离解

反应是有效(氧气自由大气中):

(3)甲烷+ 2水+ uv - > CO2 + 4 h2(输给了空间)

注意,没有氢气损失空间,有一个限制的氧化量可能发生,因为在光合作用生成的减少碳埋地质。估计埋减少碳的数量很难找到这个目的(碳酸盐不计数)。

所以大气中氧气的终极来源似乎是水,主要是。

Answer 4

我了解到这是非常不同的在大氧化事件;不仅仅是相同的元素重新排列。

如果所有的自由氧来自水和氢逃到外太空,这不是非常不同。这是大约10 ^ 18升水失去了海洋。地球表面大约是5 x10 ^ 14平方米,占地面积10 ^ 3平方米一升,所以海平面隐约约2米高的地方。世界上有很多的水。

人们说的大气有20%的二氧化碳和氧气是从哪里来的。我不相信它,因为有可能不会大幅减少碳当今世界。但它是可能的,随着碳减少,这是沉积在海底,然后俯冲地下深处。它可能仍然存在,等着出去。

也许还有其他氧化化合物有降低。一个显而易见的选择是硝酸盐和硫酸盐。

今天,细菌主要是减少硝酸盐当没有足够的自由氧。在一系列步骤减少到N2,每一步获得能量。

其他细菌N2转化成氨,使用相当大的精力。通常这样做是光合作用的。N2和含氮化合物不足以满足他们的需要,所以他们让他们所需要的东西。O2损害的酶。

可能曾经有更多的氧化氮溶解在海洋,和资产转移,从而增加了N2和O2增加。

也许曾经有很多更多的海洋中硫,以硫酸盐的形式等。大部分的硫沉积减少,元素硫的形式或硫化铁等。然后有俯冲,消除了证据。

古代海洋的pH值是什么?各种有机化合物可以缓冲pH值根据不同的浓度。H2CO2(甲酸)行为不同于H2 +二氧化碳。用于更酸的海洋吗?我不知道,有很多不同的缓冲区。也许H2CO3(碳酸)总是最重要的,如果有更多的二氧化碳溶解在海洋比任何其他有机酸。

就像这对硫或铁可能发生,它可以发生在任何其他好的电子受体发生溶解在海洋里。沉淀出来,然后俯冲移除大部分的证据。但只有那些氧气然后失去它,将有助于释放O2。

这是非常不同的,我甚至不能假定大量的各种元素就像今天。

如果还不清楚什么是海水的pH值,我甚至不能确定溶解物质的最大数量。当我试图猜测的最大溶解铁,它随pH值,与其它化学物质的数量,强烈的有机碳化合物(因为今天的海洋生物不能得到足够的铁,他们清除它积极),等等。但今天的海洋,迅速溶解铁氧化。

我希望房间有很多不确定性。但是专家仍然可以知道关于它的一些事情。

Answer 5

某人(我忘了谁。Tl;博士)严重低估的数量减少碳沉积物。

检查(记录,提交给石油公司和政府,成千上万的钻井岩屑的描述,我估计(非常简单)细粒度沉积物中碳元素的比例(“泥岩”如果你为英国石油公司工作;“淤泥和页岩”对于世界其他地区)在1%左右。这是总岩石的体积。无论你看泥岩,你看到无数微小的(粉砂和细级)片黑色的碳元素。有些是孢粉型(整个行业本身),但大多数是无定形碳晶体石墨。

一旦到达地球表面附近的石墨碳,它倾向于呆在那里,除非它被细分散在野火——这将是产生烧焦的有机物的它自己的。

我看不出任何问题与地球大气层存入总厚度约1米的碳尘在大约3 Gyr横过以来开始。

现在,做同样的起程拓殖金星…这将产生大约90的碳表面灰尘。还不如让火星大气层的挑战。

Answer 6

我们现在看到的氧气$ \ ce {O2} $,或者至少,很大一部分可能存在原始地岩石。

当地球分化其岩石andviron,涉及超过刚从岩石physicsl分离金属。GPa-level压力下产生的容易的星体,看似稳定的化合物进行化学的变化。就是这样一个改变的属性铁氧化物可以分解释放氧气[1],形成了铁或铁的材料被密集的地幔岩石下水槽。

[一]bove ~ 60 GPa,铁氧化物(特别是η-Fe2O3)开始分解,产生氧气。基于估计的bif俯冲到地幔,产生的氧气量的形成Fe5O7仅可高达8到10次现代大气中氧的质量。

今天这样reactiobs继续发生在地幔。

释放出的氧气等反应并不一定直接显示$ {O}美元_2 \文本;它可能会形成含氧化合物(如大气二氧化碳或硫酸monerals),从中提取元素氧最终可以通过有机过程。

引用的参考

1. e . Bykova l . Dubrovinsky n . Dubrovinskaia m .拜耶科夫c . McCammon S.V. Ovsyannikov, H.-P。Ruffer Liermann,即Kupenko、人工智能Chumakov r, m . Hanfland诉Prakapenka (2016)。“结构复杂性的简单的Fe2O3氧化物在高压力和温度”。自然通讯7,10661;doi: 10.1038 / NCOMMS10661。