过去300亿年大气氧波动的原因

Question

我有两个问题是基于下面描述的大气氧气水平的历史。

来源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sauerstoffgehalt-1000mj2.png。

图表下面的注释解释了过去Gya的大部分变化。

1. 然而，他们无法解释的是，为什么氧气在最近的100亿年里下降了。例如，这能用火山活动来解释吗?

2. 他们确实从火山活动的角度解释了二叠纪的衰退，但为什么火山会影响氧气水平?

Answer 1

这是一个看起来有点不同的图表，来自《氧气与进化》，罗伯特·a·伯纳等人，科学316, 557 (2007)：

图表显示O有三个明显的下降₂等级，每一级对应一次灭绝事件。分别是4 9和11。间隔9是最大的下降，代表了大约2.52亿年前的二叠纪末期事件。间隔11对应于2.01亿年前的三叠纪末期事件。问题中链接的未来源的维基百科图表与此来源图表最多有表面上的相似之处。

现在回答你的两个问题。

然而，他们无法解释的是，为什么氧气在最近的100亿年里下降了。例如，这能用火山活动来解释吗?

我甚至会对我使用的来源图持保留态度。维基百科上没有来源的图表:需要大量的盐。

他们确实从火山活动的角度解释了二叠纪的衰退，但为什么火山会影响氧气水平?

人们普遍推测，二叠纪末期的灭绝事件是由西伯利亚地盾引起的。这种极端的火山活动可能引发了煤火，从而降低了氧气水平。这仍是猜测。

不是猜测的是，二叠纪末期的事件杀死了当时几乎所有的生命，包括许多产生氧气的藻类和植物。如果没有持续的新氧气供应，未经风化的岩石等氧汇将不可避免地导致氧气水平下降。

Answer 2

自太阳诞生以来，已经过去了将近20个星系年(每个星系年= 2.3亿个太阳年)，而自从地球上生命的显著形成，大气中的氧气浓度显著增加以来，已经过去了3个星系年(在此期间，我们已经绕银河系运行了三次)。

根据大气中氧气的浓度和地球上生命的变化，每个银河年每年几乎可以分为规律的“三个季节”，氧气在第一和第二季节以不同的斜率增加，在第三季节减少。

当太阳围绕银河系运行时，它会在一些特定的时间进入和离开星系臂，这可能是这些几乎有规律的大规模灭绝事件和地球上大气气体浓度在每个星系年发生变化的“可能”原因，因为进入的宇宙射线通量显著增加。

太阳绕星系中心运行时，会经过银河系的一些主臂。当地球进入星系臂时，持续的宇宙射线大雨(高能)以接近光速的速度撞击地球大气层。高能宇宙射线会破坏DNA分子链，破坏基因并杀死细胞(导致细胞突变、死亡和灭绝)。

宇宙射线还会粉碎我们大气层高处的空气分子，与原子和分子(主要是氧和氮)碰撞，甚至分裂分子，并将原子和亚原子粒子倾泻到地球上，这就是所谓的空气阵雨二次辐射。

进入的宇宙射线与氮分子碰撞，这一过程将氮分子中含有的7个质子中的一个替换为一个额外的中子。由此产生的原子，现在含有6个质子和8个中子，是碳14中的一个。结果，大气中的氮在宇宙射线的作用下变成了碳14。生成的碳-14(放射性)与大气中的氧气反应并形成二氧化碳(这一过程的结果也是氧气浓度降低)。碳-14中的二氧化碳随后被植物吸收。

此外，地球温度也可能由于进入的宇宙射线通量增加而上升，增加了水从海洋蒸发到大气(空气)，导致更多的水分子被宇宙射线溢出。

所有这些事件改变了太阳进入星系各臂过程中大气气体的浓度和地球上的生命条件。

然而，未来的研究将为这个问题提供更准确的答案。

更多信息可以在这里找到:1-https://www.researchgate.net/publication/256762257_Mass_Extinction_And_The_Structure_Of_The_Milky_Way2 -https://www.space.com/19915-milky-way-galaxy.html3 -https://www.radioactivity.eu.com/site/pages/RadioCarbon.htm