早期地球上的氧含量上升，甚至在大氧化前下降了好几次

华盛顿大学的一项最新研究显示，在地球范围内成功地在大约24亿年前发生了大氧化事件之前，地球的氧含量在几亿年前就有过上升和下降。

证据来自更早的一项新研究表明,“味道”的氧气在地球遥远的过去——在大气和表面上的大片海洋——表明地球的氧化是一个复杂的过程重复的尝试和失败在一个巨大的时间。这一发现也可能对寻找地球以外的生命有意义。未来几年，将会有强大的新地面和太空望远镜能够分析遥远行星的大气层。这项工作可以帮助天文学家避免不适当地排除“假阴性”或有人居住的行星，这些行星最初可能由于无法检测到的氧气水平而不出现这种情况。

“生产和破坏的海洋和大气中的氧气是一场战争,没有证据表明一个明确的赢家,直到大氧化事件,“马特·克勒说,威斯康辛大学博士生在地球和空间科学和本周最新发表的一篇论文的第一作者的7月9日美国国家科学院院刊》上。“这些短暂的氧合事件是战争中的战斗，平衡更倾向于氧合。”

2007年，研究报告的合著者、UW地球与空间科学教授罗杰•别克(Roger Buick)是一个国际科学家团队的一员，该团队在大氧化事件发生前约5000万至1亿年间发现了氧的一段插曲——一种“气息”。他们在西澳大利亚麦克雷山页岩的沉积岩中进行了深入的钻探，并分析了微量金属钼和铼的样品，它们的积累依赖于环境中的氧气。现在，由科勒领导的一个小组已经确认了地球过去的第二次氧气的出现，这一次大约是1.5亿年前，也就是大约266亿年前，持续了不到5000万年。在这项研究中，他们使用了两种不同的氧替代物——氮同位素和元素硒——这些物质，每一种都能显示出氧的存在。

科勒说:“我们在这篇论文中发现的是另一种高分辨率的、短暂的吸入的氧气。”“氮同位素讲述了海洋表面氧合的故事，这种氧合跨越一个海洋盆地数百公里，持续时间不到5000万年。”研究小组分析了别克2012年在西澳大利亚西北部另一处名为杰里纳地层的钻探样本。研究人员在两个岩心之间钻了大约300公里的距离，但通过的是同样的沉积岩——其中一个岩心样本是在较浅水域沉积的沉积物，另一个岩心样本是来自较深水域的沉积物。别克说，对岩石年代的连续层进行分析表明，氮同位素“逐步”变化，然后又回到零。这只能解释为环境中有氧气。这真的很酷，而且很突然。

氮同位素揭示了某些海洋微生物的活性，这些微生物利用氧气生成硝酸盐，而其他微生物则利用硝酸盐作为能量。从海洋表面的氮同位素样本中收集的数据，而硒则暗示着远古地球空气中的氧气。科勒说，当时深海很可能是缺氧的，或者没有氧气。研究小组只在浅洞中发现了丰富的硒，这意味着硒来自附近的土地，而不是更深的水。硒在陆地上的硫矿物中;更高的大气氧会导致更多的硒通过氧化风化——“岩石的锈蚀，”别克说——从陆地上流失到海上。

“硒在海洋沉积物中积累，”克勒说。“因此，当我们测量海洋沉积物中硒含量的激增时，这可能意味着大气中的氧气暂时增加了。”别克和凯勒说，这一发现也与探测太阳系以外的系外行星上的生命有关。别克说:“大气中最强的生物特征之一被认为是氧，但这项研究证实，在一个星球向永久氧合转变的过程中，它的表面环境可能在短短几百万年的时间内是缺氧的，然后又重新回到缺氧状态。”“所以，如果你在一个行星的大气中没有探测到氧气，这并不意味着这个星球是无人居住的，或者它缺少光合作用的生命。”仅仅是因为它没有建立足够的氧气来源，不足以在短时间内淹没“沉淀物”。“换句话说，缺氧很容易成为生活中的‘假阴性’。”科勒补充说:“你可能在观察一颗行星时看不到任何氧气，但它可能充满了微生物。”