已有研究顯示，地球經歷過兩次大氧化事件，最終可能觸發(fā)了動物快速起源。令人疑惑的是，這兩次大氧化事件間隔了近20億年。對此，中科院南京地質古生物所朱茂炎研究員領導的中英合作團隊經過多年探索，采用多種地球化學指標并結合數學模型首次系統(tǒng)論證了海洋溶解有機碳庫(DOC)是遲滯元古宙海洋徹底氧化的關鍵原因。近日，該成果在地球科學期刊《地球與行星科學通訊》發(fā)表。

“早期地球極端缺氧，直至距今大約24億年前后發(fā)生第一次大氧化事件。當時大氣中的氧氣達到了現代大氣氧含量的1%水平，導致真核生物在地球上首次出現。”朱茂炎說，奇怪的是，在隨后長達十幾億年的時間內，大氣氧含量并沒有顯著增加。

一直到距今5.8-5.2億年前后發(fā)生的第二次大氧化事件，大氣中的氧含量才增加到現代大氣氧含量的60%以上水平，從而可能觸發(fā)了多細胞真核生物的大輻射，以及動物的快速起源和寒武紀生命的大爆發(fā)。

為什么在第一次大氧化事件之后，地球大氣和海洋的氧化程度遲滯了近20億年呢?

2019年，該中英合作團隊在《自然·地球科學》上發(fā)文提出：大規(guī)模造山運動可以導致原來在海盆中形成巨量蒸發(fā)鹽礦物通過風化作用向海洋持續(xù)輸入硫酸鹽，這些硫酸鹽通過硫酸鹽還原菌代謝作用大規(guī)模消耗海水中的溶解有機碳，并導致黃鐵礦的大規(guī)模埋藏，最終導致海洋中有機碳庫的減小和海洋的迅速氧化。

近年來，朱茂炎團隊在三峽地區(qū)南坨村剖面埃迪卡拉紀陡山沱組Ⅱ段地層(約6億年之前)中識別出一個與地質歷史上全球最大的Shu-ram/DOUNCE事件(陡山沱碳同位素負偏移事件)級別相同、但持續(xù)時間更短的碳同位素負偏移事件，通過詳細的碳、氧、硫、鈾、鍶等多同位素體系分析，論證2019年提出的假說，為溶解有機碳庫的存在是遲滯前寒武紀海洋徹底氧化的關鍵原因提供了直接證據。

隨后多次持續(xù)時間更長、強度更大的脈沖式氧化劑輸入事件，不斷消耗大洋中的溶解有機碳庫，促使其最終在寒武紀早期消亡，海洋變得更加氧化，為動物在寒武紀早期的大爆發(fā)和復雜海洋生態(tài)系統(tǒng)的出現創(chuàng)造了先決條件。