大约5.5亿年前，第一批复杂动物，如三叶虫，出现在化石记录中。许多科学家认为，大气中氧气含量的增加对这些动物相对突然的进化至关重要。他们知道光合作用生物已经产生氧气数亿年了，但究竟是什么导致了大气中氧气的明显快速积累，一直是个谜。现在，一个研究小组认为，粘土可能在其中发挥了关键作用。
加州大学河滨分校的地质学家马丁·肯尼迪和他的同事们意识到，海洋沉积物中的粘土矿物负责捕获有机碳，否则这些有机碳会与高活性氧结合。今天，当微生物或真菌等生物与风化的微小岩石碎片相互作用时，会在土壤中形成这种粘土矿物。由此产生的粘土会冲刷到海洋并沉淀在海底，在那里，粘土的化学性质会积极吸引有机碳，然后像猫砂一样将其吸收。科学家们推断，这种所谓的粘土矿物工厂可能导致了复杂生命形式开花之前氧气可用性的急剧上升。
肯尼迪解释说：“我们预测，只有在复杂生命出现的前寒武纪末期，我们才会发现沉积物中存在大量的粘土矿物，而早期沉积物中的粘土含量会较少。” “因为粘土矿物构成了今天沉积物的大部分，我们认为它在古代岩石中应该基本上不存在。”
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
科学家们转向了位于澳大利亚的世界上最古老的古代沉积岩露头之一。大约8.5亿年前的最古老地层主要由淤泥组成，或者说是由几乎没有发生化学反应的岩石碎片组成。然而，大约在6亿年前，粘土出现在这一岩石记录中。在中国和挪威的露头证实了大致的年代顺序。
其他数据来源也几乎匹配。例如，锶的一种同位素--87Sr--的岩石记录似乎显示出所谓的化学风化作用的增加，或者说不仅仅是雨水或其他自然但与生命无关的过程导致的风化。“陆地表面究竟何时被某种生物体覆盖，可能是单细胞生物，这还没有得到很好的理解，”肯尼迪指出。“这就是我们的研究正在解决的问题。”
换句话说，微生物甚至可能是真菌在这个时间点定居在地球表面，导致了一个至今仍在运作的土壤系统的开始。这个土壤系统的副产品之一是粘土，它侵蚀到海里，捕获了有机碳，从而释放了氧气渗透到大气中。“由此产生的六倍氧气增加将显著影响[氧化]敏感元素（如[铁]和[硫]）的生物地球化学循环，并最终提高大气中的氧气浓度，”该团队在今天在线发表在《科学》杂志上的一篇论文中写道。“陆地生物的进化创新和扩张可以永久增加[化学]风化强度和[粘土]形成，从而建立新的有机碳埋藏和氧气积累水平。”