火山水研究表明，地球上的海洋曾经是绿色的

近四分之三的地球被海洋覆盖，使地球从太空中看起来像一个淡蓝色的点。

但日本研究人员在《自然》杂志上发表的一项研究中提出了一个令人信服的理由，即地球上的海洋曾经是绿色的。

地球上的海洋在远古时期看起来与现在不同的原因，可能与它们的化学成分和光合作用的进化有关。实际上，一种被称为带状铁构造的岩石矿床在记录地球历史方面的重要性。

带状铁地层沉积于太古宙和古元古代，大约在38亿到18亿年前。那时的生命仅限于海洋中的单一细胞生物。大陆是一片贫瘠的土地，布满了灰色、棕色和黑色的岩石和沉积物。

落在大陆岩石上的雨水溶解了铁，然后由河流带入海洋。铁的其他来源是海底的火山。这个铁以后会变得很重要。

太古宙是地球大气和海洋缺乏气态氧气的时期，也是第一批从阳光中产生能量的生物进化的时期。这些生物进行厌氧光合作用，这意味着它们可以在没有氧气的情况下进行光合作用。

它引发了重要的变化，因为厌氧光合作用的副产品是氧气。氧气在海水中与铁结合。只有当海水中的铁无法中和更多的氧气时，氧气才能以气体的形式存在于大气中。

最终，早期的光合作用导致了“大氧化事件”，这是一个重要的生态转折点，使地球上的复杂生命成为可能。它标志着地球从一个基本上无氧的地球转变为一个海洋和大气中有大量氧气的地球。

带状铁地层中不同颜色的“条带”记录了这种变化，即在缺氧条件下沉积的铁和红色氧化铁之间的交替。

绿色海洋的理由

最近这篇论文对太古宙绿色海洋的论证始于一项观察：日本火山岛硫磺岛周围的水域呈现出一种绿色色调，这与一种氧化铁 —— 铁（III）的形式有关。蓝绿藻在岛屿周围的绿色水域中茁壮成长。

尽管它们的名字是蓝绿藻，但它们是原始的细菌，而不是真正的藻类。在太古时代，现代蓝绿藻的祖先与其他细菌一起进化，这些细菌使用亚铁而不是水作为光合作用的电子来源。这表明海洋中的铁含量很高。

光合生物利用细胞中的色素（主要是叶绿素）利用太阳的能量将二氧化碳转化为糖。叶绿素使植物呈现绿色。蓝绿藻是特殊的，因为它们携带常见的叶绿素色素，但也有第二种色素，称为藻红蛋白（PEB）。

在他们的论文中，研究人员发现，经过基因改造的带有PEB的现代蓝绿藻在绿水中生长得更好。虽然叶绿素在我们可见的光谱中对光合作用有很大的帮助，但PEB在绿光条件下似乎更优越。

在光合作用和氧气出现之前，地球的海洋中含有溶解的还原铁（铁在缺氧的情况下沉积）。

太古宙光合作用增加释放的氧气导致海水中的铁被氧化。该论文的计算机模拟还发现，早期光合作用释放的氧气导致氧化铁颗粒的浓度足够高，使地表水变绿。

一旦海洋中的所有铁都被氧化，地球的海洋和大气中就存在着游离氧（0₂）。因此，这项研究的一个主要含义是，从太空中看到的淡绿色圆点世界是孕育早期光合作用生命的良好候选行星。

海洋化学的变化是渐进的。太古宙持续了15亿年。这是地球历史的一半以上。相比之下，复杂生命的产生和进化的整个历史大约只占地球历史的八分之一。

几乎可以肯定的是，在这一时期，海洋的颜色逐渐发生了变化，并且可能出现了波动。这可以解释为什么蓝绿藻进化出两种形式的光合色素。叶绿素最适合白光，也就是我们今天看到的那种阳光。利用绿光和白光是一种进化优势。

海洋会再次变色吗？

日本最近发表的论文告诉我们，海洋的颜色与水的化学成分和生命的影响有关。我们可以想象不同的海洋颜色，而不需要过多地借鉴科幻小说。

如果地球上的硫含量很高，紫色海洋是可能存在的。这可能与强烈的火山活动和大气中低氧含量有关，这将导致紫色硫细菌占据主导地位。

从理论上讲，在强烈的热带气候下，红色氧化铁由陆地上岩石的衰变形成，并被河流或风带到海洋中，也可能形成红海。或者一种与“赤潮”有关的藻类主宰了海洋表面。

这些红藻在氮等肥料浓度高的地区很常见。在现代海洋中，这种情况往往发生在靠近下水道的海岸线上。

随着太阳年龄的增长，它首先会变得更亮，导致表面蒸发增加和强烈的紫外线。这可能有利于生活在无氧深水中的紫硫细菌。

它将导致沿海或分层地区出现更多的紫色、棕色或绿色色调，随着浮游植物的减少，水中的深蓝色也会减少。最终，当太阳膨胀到环绕地球轨道时，海洋将完全蒸发。

在地质时间尺度上，没有什么是永恒的，因此海洋颜色的变化是不可避免的。

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