雖然遠(yuǎn)古時代的海洋已經(jīng)消失了，但其中發(fā)生的事件卻被記錄在巖石中。通過研究這些巖石，我們可以將地球的過去與現(xiàn)在和未來聯(lián)系起來，對我們星球的歷史有了更深的了解。硝酸鹽會不會是藻類、花朵，甚至是你的鄰居的原因？一組來自弗吉尼亞理工大學(xué)的地球科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些證據(jù)，表明答案可能是肯定的。
采集自華北的碳酸鹽巖石樣本
最近發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，該小組的研究結(jié)果顯示，在海洋真核生物--具有明確細(xì)胞核的生物獲得主導(dǎo)地位的時期，生物可利用的氮氣有所增加。復(fù)雜的真核細(xì)胞進(jìn)化為多細(xì)胞生物，標(biāo)志著地球上生命歷史的一個重要轉(zhuǎn)折點，帶來了動物、植物和真菌的出現(xiàn)。
沉積地球化學(xué)副教授、該論文的共同作者Ben Gill說："我們今天所處的位置，以及地球上的生命，是過去發(fā)生的所有事件的總和。而這是一個關(guān)鍵事件，我們從以原核生物為主的生態(tài)系統(tǒng)--比我們身體里的細(xì)胞簡單得多的細(xì)胞--轉(zhuǎn)變?yōu)檎婧松铩Ｈ绻@沒有發(fā)生，我們就不會有今天。"
以前的研究集中在磷在真核生物崛起中的作用，但是地球科學(xué)系的博士生和論文的主要作者康俊堯?qū)Φ谶@一事件中扮演的角色感到好奇。
"這個數(shù)據(jù)是獨一無二的，因為新近紀(jì)早期的時間段，或者說10億年到8億年前的氮同位素數(shù)據(jù)幾乎是不存在的，"Kang說。
與中國南京的南京大學(xué)合作，Kang花了兩年時間，通過對華北克拉通的巖石樣本進(jìn)行氮同位素分析，來了解是什么推動了真核生物的崛起。該地區(qū)的巖石可以追溯到38億年前，曾經(jīng)被海洋覆蓋。
"我們對真核生物何時在生態(tài)上獲得成功有一些粗略的想法，"地質(zhì)生物學(xué)教授和論文合著者肖樹海說。"它們在那里以低調(diào)的狀態(tài)存在了很長時間，直到大約8.2億年前，它們才變得豐富起來。"
Kang從巖石樣本中提取數(shù)據(jù)，將其輸入一個更大的數(shù)據(jù)庫，并在跨越不同地理位置的較長時間范圍內(nèi)進(jìn)行分析，結(jié)果觀察到了硝酸鹽隨著時間上的上升，這發(fā)生在8億年前。
一個合作的國際方法是將這些新數(shù)據(jù)與生物事件聯(lián)系起來的關(guān)鍵，最明顯的是真核生物的崛起。
Gill和Rachel Reid，也是理學(xué)院的地球化學(xué)家和論文的共同作者，通過資源提供關(guān)鍵的分析，包括弗吉尼亞理工大學(xué)地球科學(xué)穩(wěn)定同位素實驗室的質(zhì)譜儀。一個與質(zhì)譜儀相連的元素分析儀使研究人員能夠從樣品中提取純氮氣進(jìn)行分析。他擅長重建我們星球上現(xiàn)在和過去的化學(xué)循環(huán)。他與古生物學(xué)家合作，研究保存在地質(zhì)記錄中的生命記錄，并研究哪些潛在的環(huán)境驅(qū)動因素可能使整個歷史上的生命發(fā)生變化。里德通常將她的研究集中在地球更近期的事件上，她有一個特殊的機(jī)會為這些古代化石提供她的氮同位素專業(yè)知識。
南京大學(xué)的地球化學(xué)家張飛是該論文的第四位合著者。張?zhí)峁┝岁P(guān)于在硝酸鹽含量增加的時期海洋中可獲得多少氧氣的見解。
弗吉尼亞理工大學(xué)的所有作者都是弗拉林生命科學(xué)研究所全球變化中心的附屬成員，其中Kang是全球變化界面研究生項目的博士研究員。該中心匯集了來自不同學(xué)科的專家，以解決這些復(fù)雜的全球挑戰(zhàn)，并培養(yǎng)下一代的領(lǐng)導(dǎo)者。
曾幫助挖掘和研究世界各地一些最古老化石的肖說，這種類型的研究讓他對未來的發(fā)現(xiàn)充滿希望。團(tuán)隊成員期待著與美國宇航局在未來的資助上進(jìn)行合作，比如支持他們目前研究的外生物計劃。
他還歸功于弗吉尼亞理工大學(xué)的大學(xué)圖書館對開放性出版物的支持，如《科學(xué)進(jìn)展》，以提供經(jīng)過審查的研究選題，免費(fèi)提供給讀者。
肖說："我們可以從古代的氮同位素組成中把這些點聯(lián)系起來，然后進(jìn)入下一步，推斷出有多少硝酸鹽可供生物體使用。然后我們將其與化石數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，以顯示出其中的關(guān)系。"
雖然古代海洋早已消失，但古代海洋中發(fā)生的事情被記錄在巖石中，研究這些巖石提供了一個從我們地球的歷史到現(xiàn)在和未來的聯(lián)系。
"地質(zhì)學(xué)家看巖石的原因就像股票交易員在決定賣出或買入股票時看道瓊斯曲線一樣。寫在巖石上的地質(zhì)歷史為我們提供了關(guān)于未來全球變化的重要背景，"肖說。
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