实验表明：早期地球大气层中的氧气可能来自岩石

在石英-水界面产生H ₂ O ₂的两种建议机制。(A) 应力诱导的 Si-O 键断裂。施加的力由线性下降电位（虚线）表示，它被添加到未拉伸的 Si-O 键（虚线）的莫尔斯电位，从而导致力变形的莫尔斯电位（实线）。在拉伸力的情况下，新的解离能 D' 小于 D。在 Kauzmann 等人之后修改。因此，在机械过程中，石英中产生表面结合自由基的可能性会增加。(B) 水在磨损石英的新断裂表面上的接触。在 Schoonen 等人之后修改。(C) H ₂ O ₂和 O _{2的产生在H 2} O和氧自由基(≡SiO•)之间的反应中。_{(D) H 2} O与过氧自由基(≡SiOO•)反应生成岩态H _{2 O 2}和O _{2 。}Si-O键均裂形成表面结合自由基，包括≡SiO•、≡SiOO•和E'中心（≡Si•），而表面电荷（≡Si + 和≡SiO – ）^用于异^裂。硅醇基团 (≡SiOH) 是羟基化后石英表面的最终产物。图片来源：美国国家科学院院刊（2023 年）。DOI: 10.1073/pnas.2221984120

　　中国科学院的一组地球化学家与香港大学、天津大学和加州大学的同事合作，发现证据表明早期地球早期大气中的大部分氧气可能来自岩石。在他们的研究中，报告在美国国家科学院院刊上，该小组进行了实验室实验，包括破碎岩石，将结果暴露在水中并测量释放的活性氧。

　　先前的研究表明，地球在大约 2.3 至 24 亿年前经历了所谓的大氧化事件。在此期间，微生物数量急剧增加，因为它们在光合作用过程中释放氧气。但之前的研究也表明，在大氧化事件之前存在一个共同的生命祖先，这进一步表明存在一定程度的氧气暴露。在这项新的努力中，研究人员认为这种氧气可能来自与水相互作用的岩石。

中国柴达木盆地类似火星的风蚀地貌. 图片来源：小吴

　　这项工作涉及粉碎石英样本，然后将它们暴露在水中，这复制了大气中高浓度氧气上升之前早期地球上存在的一些条件。研究人员发现，向新压碎的石英中加入水会导致水与新破碎的晶体发生反应。这导致它与过氧化氢等其他活性氧物质一起形成分子氧。这些物种也被称为自由基，它们在早期生命的进化中发挥了重要作用。这是因为通过破坏 DNA 和其他细胞成分，自由基会迫使早期生命适应。

　　研究人员表示，多种事件都可能导致此类物质的释放，例如地震、侵蚀或冰川移动。他们进一步表明，类似的过程现在可能正在其他行星上发生——例如，火星沙尘暴，或者有水的卫星上的潮汐波动。他们指出，这样的过程可以产生氧气，氧气可以在生命的发展中发挥作用。