地球的海洋曾经是绿色的，火山水域的研究说

地球近四分之三的面积被海洋覆盖，使这颗行星看起来像淡蓝色圆点来自太空。

但日本研究人员提出了一个令人信服的证据，即地球的海洋曾经是绿色的，在研究发表于自然界.

地球海洋在古代看起来不同的原因是它们的化学和光合作用的进化。作为一名地质学本科生，我被告知一种被称为带状铁层记录这颗行星的历史。

带状铁层沉积在太古宙和古元古代，大致在3.8 和 18 亿几年前。那时的生命仅限于海洋中的一个细胞生物。大陆是灰色、棕色和黑色岩石和沉积物的贫瘠景观。

落在大陆岩石上的雨水溶解了铁，然后由河流带到海洋中。铁的其他来源是海底的火山。这种铁在以后会变得很重要。

太古宙是地球大气层和海洋缺乏气态氧的时代，也是第一批从阳光产生能量的生物进化出来的时候。这些生物使用厌氧光合作用，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。氧气与海水中的铁结合。只有当海水铁无法中和更多的氧气时，氧气才以气体的形式存在于大气中。

最终，早期光合作用导致了“大氧化事件”，一个重大的生态转折点复杂生活在地球上是可能的。它标志着地球从基本无氧转变为海洋和大气中含有大量氧气的地球。

带状铁层中不同颜色的“带”记录了这种变化，在没有氧气的情况下沉积的铁沉积物和红色氧化铁之间的交替。

绿色海洋的案例

最近的论文对太古宙绿色海洋的案例始于一项观察：日本硫磺岛周围的水域呈绿色调，这与氧化铁的一种形式 - Fe（III）.蓝绿藻在岛屿周围的绿色海水中茁壮成长。

尽管它们的名字叫蓝绿藻，但它们是原始细菌，而不是真正的藻类。在太古宙，现代蓝绿藻的祖先与其他使用亚铁而不是水作为光合作用电子来源的细菌一起进化而来。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 CO₂ 转化为糖。叶绿素使植物呈绿色。蓝绿藻很奇特，因为它们携带常见的叶绿素色素，但也携带另一种称为藻红蛋白 （PEB） 的色素。

在他们的论文中，研究人员发现带有 PEB 的基因工程现代蓝绿藻在绿色水域中生长得更好。尽管叶绿素在我们可见的光谱中非常适合光合作用，但 PEB 在绿光条件下似乎更胜一筹。

在光合作用和氧气上升之前，地球的海洋含有溶解的还原铁（在没有氧气的情况下沉积的铁）。

太古宙光合作用上升释放的氧气随后导致海水中的铁氧化。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足够高浓度的氧化铁颗粒使地表水变绿。

一旦海洋中的所有铁都被氧化，地球的海洋和大气中就会存在游离氧 （0₂）。因此，这项研究的一个主要含义是淡绿色圆点从太空观察的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。太古宙时期持续15 亿年.这占了地球历史的一半以上。相比之下，复杂生命的兴起和进化的整个历史约占地球历史的八分之一。

几乎可以肯定，在此期间，海洋的颜色逐渐发生变化，并可能出现波动。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，这就是我们今天拥有的阳光类型。利用绿光和白光将是一种进化优势。

海洋会再次改变颜色吗？

最近一篇日本论文的教训是，我们海洋的颜色与水的化学和生命的影响有关。我们可以想象不同的海洋颜色，而无需过多地借鉴科幻小说。

如果硫含量高.这可能与激烈的火山活动和大气中的低氧含量有关，这将导致紫硫细菌.

在强烈的热带气候下，理论上也可能出现红海，当红色氧化铁由陆地上岩石的腐烂形成，并被河流或风带到海洋。或者，如果一种藻类链接到 “Red Tides”开始主宰海洋表层。

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.

随着太阳的老化，它会首先变得更亮导致表面蒸发增加和强紫外线。这可能有利于生活在没有氧气的深水中生长的紫硫细菌。

这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，水中会出现深蓝色的减少。最终，随着太阳膨胀到包围地球的轨道，海洋将完全蒸发。

在地质时间尺度上，没有什么是永恒的，因此我们海洋颜色的变化是不可避免的。

塞德里克·约翰，环境与可持续发展数据科学教授兼负责人，伦敦玛丽皇后大学

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