自大约 45 亿年前形成以来，地球的自转速度一直在逐渐减慢，因此它的日子也逐渐变长。
虽然地球的减速在人类时间尺度上并不明显，但它足以在亿万年间发生重大变化。新的研究表明，这些变化之一可能是最重要的，至少对我们来说是这样：延长的日子现在与地球大气的氧化有关。
具体来说，大约 24 亿年前出现和增殖的蓝绿藻（或蓝藻）本来能够产生更多的氧气作为代谢副产品，因为地球的日子变得更长了。
密歇根大学的微生物学家格雷戈里·迪克说： “地球科学中一个持久的问题是地球大气层是如何获得氧气的，以及发生这种氧化作用时受哪些因素控制。”
“我们的研究表明，地球自转的速度——换句话说，它的白天长度——可能对地球氧化的模式和时间产生了重要影响。”
这个故事有两个主要组成部分，乍一看，它们之间似乎没有太大关系。首先是地球的自转正在减慢。
地球自转变慢的原因是月球对地球施加了引力，由于月球逐渐远离，这会导致自转减速。
我们知道，根据化石记录，14 亿年前的日子只有18 小时，比 7000 万年前的今天短半小时。有证据表明，我们每个世纪增加了1.8 毫秒。
第二个组成部分是所谓的大氧化事件- 当蓝藻大量出现时，地球大气中的氧气急剧增加。如果没有这种氧化作用，科学家们认为我们所知道的生命就不可能出现；所以，虽然蓝藻今天可能会有点侧眼，但事实是，如果没有它们，我们可能不会在这里。
关于这一事件，我们还有很多不知道的地方，包括诸如为什么它发生的时候而不是地球历史上更早的某个时间发生之类的紧迫问题。
科学家们用蓝藻微生物来连接这些点。在休伦湖的中岛污水坑中，可以发现微生物垫，被认为是造成大氧化事件的蓝细菌的类似物。
通过光合作用产生氧气的紫色蓝藻和代谢硫的白色微生物在湖床上的微生物垫中竞争。到了晚上，白色微生物会上升到微生物垫的顶部并进行硫磺咀嚼。当天亮时，太阳在天空中升起足够高，白色微生物退去，紫色蓝藻上升到顶部。
“现在它们可以开始光合作用并产生氧气，”德国马克斯普朗克海洋微生物研究所的地球微生物学家朱迪思克拉特说。
“然而，他们需要几个小时才能真正开始，早上有很长的滞后。蓝藻似乎比早上起床的人要晚。”
这意味着蓝藻可以抽出氧气的白天窗口非常有限——正是这一事实引起了密歇根大学海洋学家布赖恩·阿尔比克的注意。他想知道地球历史上白天长度的变化是否对光合作用产生了影响。
“有可能是微生物之间类似的竞争导致了地球早期氧气生产的延迟，”克拉特解释说。
为了证明这一假设，该团队在自然环境和实验室环境中对微生物进行了实验和测量。他们还根据他们的结果进行了详细的建模研究，将阳光与微生物产氧量以及微生物产氧量与地球历史联系起来。
莱布尼茨热带海洋研究中心的海洋科学家 Arjun Chennu 解释说： “直觉表明，两个 12 小时的一天应该类似于一个 24 小时的一天。阳光的上升和下降速度是原来的两倍，氧气的产生是同步进行的。”在德国。
“但是从细菌垫中释放氧气不会，因为它受到分子扩散速度的限制。这种从阳光中释放氧气的微妙解偶联是该机制的核心。”
这些结果被纳入氧气水平的全球模型，研究小组发现，延长的天数与地球氧气的增加有关——不仅仅是大氧化事件，还有另一次称为新元古代氧化事件的大气氧化事件，大约在 550 到 8 亿几年前。
“我们将在不同尺度上运行的物理定律联系在一起，从分子扩散到行星力学。我们表明，昼长与地栖微生物可以释放多少氧气之间存在基本联系，”陈努说。
“这非常令人兴奋。通过这种方式，我们将微生物垫中分子的舞蹈与我们星球及其月球的舞蹈联系起来。”
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