生物地球化学：地球の表面における20億年間の過渡的な酸素化

地球表面は、段階的な酸素化を経た後、地球史の後半に持続して現在のレベルに達したが、この遷移の詳細はまだよく分かっていない。今回我々は、大気中のO₂分圧（p_O2）に関連する代理指標である、堆積性硫酸塩中の質量に依存しない酸素同位体（Δ′¹⁷O_sulfate）の25億年間の高分解能記録を提示する。この記録は、既存の堆積物のΔ³³Sデータと共に、24億年前以前のO₂のない状態と、4億1000万年前以降の現在のp_O2状態（10億年前以降に比較的上昇したレベルに達した）の間で、概して低いレベルで変動するp_O2で特徴付けられる、20億年にわたる遷移を立証している。我々のデータはまた、新原生代に炭酸塩のδ¹³Cが大きく負に変動した期間に、Δ′¹⁷O_sulfateと硫酸塩のδ³⁴Sが共に減少したことも示している。定量的な生物地球化学的モデルは、こうした同位体的結合がp_O2の増加を反映していることを示しており、これが大気のO₂流入の増加を通して間欠的な海洋酸素化を駆動した可能性がある。この過程は、海洋有機物と還元型硫黄化学種の酸化を増強すると同時に、負のフィードバックとしてp_O2の一時的な低下の引き金となった。今回の知見によって、海洋と大気の動的で長期にわたる共酸素化の歴史（長期的な正の結合と短期的な負のフィードバックを特徴とする）が裏付けられ、新原生代の異常な炭素循環と長く続いた複雑な生命の間欠的な発生に対する首尾一貫した説明が得られる。

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