对世界上储量最丰富的碱金属矿之一的硫化物矿床分析证实，27亿年前地球上的氧气水平极低，但也表明，在那个地质时期，微生物以海洋中的硫酸盐为食，并对海水化学产生影响。这项由加拿大和美国科学家组成的研究小组在《自然地球科学》上发表了报告。该研究为如何利用古代金属矿床更好地了解古代海洋的化学成分以及生命早期进化提供了新的视角。硫酸盐是当今海洋中第二丰富的溶解离子。它来自于大气中的氧气使岩石“生锈”，氧气通过与硫铁矿的化学反应产生硫酸盐，硫铁矿是一种被称为“傻瓜的金子”的硫化物。
博科园-科学科普：由渥太华大学的博士生John Jamieson和麦吉尔大学的Boswell Wing教授领导的研究人员，使用一种被称为质谱仪的高灵敏度仪器，测量了来自安大略省Timmins Kidd Creek铜锌矿的大量硫化物矿石样品中硫的“重量”。重量是由样品中硫同位素的不同数量决定，不同同位素的丰度表明了在古代海洋底部形成的块状硫化物矿石中含有多少海水硫酸盐。这种古老的矿石现在发现于地球表面，在加拿大地盾中尤为常见。科学家们发现，在基德克里克27亿年历史的矿石中所含硫酸盐，比今天在海底形成的类似矿石中所含的硫酸盐要少得多。通过这些测量，研究人员能够模拟古代海水中一定存在多少硫酸盐。
为研究分析的硫化物矿石样品之一。左下方明亮的区域是一个“硫化物结节”，保存了古代海洋中以硫酸盐为食的微生物存在的同位素证据。图片：Mark. D. Hannington
结论是：硫酸盐含量比今天的海洋低350倍。尽管古海洋中的硫酸盐含量极低，但它们仍然支持着全球活跃的微生物种群，这些微生物利用硫酸盐从有机碳中获取能量。麦吉尔地球与行星科学系的副教授Wing说：我们研究的硫化物矿床在地球上分布广泛，加拿大和魁北克省拥有其中的大部分，现在有了一种工具，可以探测这些微生物是何时何地开始在全球崭露头角的。在安大略省北部的一个铜锌矿的深处，曾经是火山活跃的古代海底，在这里寻找27亿年前最早微生物繁盛的环境线索，可能不是最直观的地方。然而对这些古老环境的不断了解，以及对样本进行高精度分析的能力，为我们进一步了解生命进化的条件打开了大门。
博科园-科学科普｜研究/来自：麦吉尔大学
参考期刊文献:《Nature Geoscience》
DOI: 10.1038/ngeo1647
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