科学探索|地球外核在生锈吗？( 三 ) 地球外核在生锈吗？|

地质、同位素和化学证据表明，在太古宙期间，地球大气的大部分或全部都处于缺氧状态。在太古宙之后，大约24亿年前的大氧化事件时期，分子氧首次进入大气。大气中氧含量的第二次主要上升期是新元古代氧化事件，大约发生在7.5亿年前，使其浓度接近今天的水平。
科学家仍然不确定这些氧化事件背后的原因。对于大氧化事件的一个可能解释是蓝藻的出现，蓝藻是植物光合作用的早期先驱。近20亿年之后发生的新元古代氧化事件，被归因于海洋光合作用的快速增加和光周期的增长（即更长的日照时间）。
然而，这些解释远非无懈可击。例如，除了大氧化事件与蓝藻在地球上的出现时间不匹配之外，若干研究都表明大气中的氧气在大氧化事件开始时大量增加之后，可能紧接着就急剧下降至较低水平，并持续了数百万年。到目前为止，基于蓝藻光合作用的解释还没有令人信服的证据。
此外，尽管科学家普遍认为大氧化事件与新元古代氧化事件期间相比，大气中的氧浓度只略微提高，但在实验室研究中，通过分析光周期对微生物席——其光合作用群落和化学合成群落具有竞争关系——净氧输出的影响，他们得出了一个矛盾的结果。在新元古代氧化事件期间，更长的日照并没有导致这些微生物席产生更多的氧气；实验表明，在新元古代氧化事件期间，昼长增加（从21小时到24小时）所导致的氧气增加可能只有大氧化事件期间（昼长增加至21小时）的一半。
因此，归因于蓝藻和光周期长度的变化并不能对大氧化事件或新元古代氧化事件期间大气氧含量的增加提供完整或一致的解释，我们还不能排除这些事件起源的其他机制。

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地核铁锈（FeOOH0.7）可能在携带含水矿物的相对低温的俯冲板块与外核相遇时形成。从低温区域流出的铁锈在地幔对流的作用下，会沿着地核-地幔边界迁移到地幔柱根部的较热区域，并在那里变得不稳定，分解为赤铁矿、水和氧气

俯冲、迁移、对流、喷发
几十年来，研究者一直未能找到确凿的证据，来证明地球板块构造是何时开始的。然而，最近的一些研究表明，俯冲作用在33亿年前就开始将含水矿物带到地幔深处。实验研究显示，俯冲板块中的含水矿物能够将水一直输送到古登堡界面。如果是这样的话，第一块古代岩石板块在与地核接触时可能就发生了锈蚀。地核铁锈可能在古登堡界面中逐渐堆积，从而形成了超低速区。在地幔对流的驱动下，这堆铁锈从熔融的外核顶部较冷的俯冲区域迁移，开始逐渐升温，当它到达地幔柱扎根的较热区域时，可能就会变得很不稳定。
就像典型的火山爆发会间歇性地发生一样，温度驱动的地核铁锈分解可能会导致地表氧气的间歇性爆发。与蓝藻光合作用逐渐增加的氧气相比，这样的爆发释放氧气的速度可能远快于地表环境的反应和消耗，导致大气氧气水平最初迅速上升，随后下降。
与地表岩浆喷发的持续时间相比，大型铁锈堆的堆积和向热分解地点的迁移可能需要更长的时间。事实上，一些形成的铁锈堆可能还没有达到足以引起分解的温度，而它们周围的深层地幔的负浮力会使其保持在古登堡界面下。地质记录表明，地球表面直到32亿年前还都被海洋完全覆盖。水从地球表面的净去除，以及在深层地幔中以地核铁锈的形式储存，都可能推动了太古宙大陆的出现，尽管由板块构造驱动的地表、地形变化，以及浮力大陆的增长对此也有贡献。