如果您欣赏春天玫瑰的香气、夏天鸟儿的旋律和秋天树叶的鲜艳色彩，这要感谢臭氧层的稳定。这一层位于平流层，保护我们的星球免受有害的紫外线辐射，并在维持地球生物多样性方面发挥着至关重要的作用。最近的研究结果可能揭示了为何形成稳定臭氧层耗时超过20亿年。
如果您欣赏春天玫瑰的香气、夏天鸟儿的旋律和秋天树叶的鲜艳色彩，您要感谢臭氧层的稳定。这一层位于平流层，保护我们的星球免受有害的紫外线辐射，并在维持地球生物多样性方面发挥着至关重要的作用。
现在，研究人员对这一超过20亿年的漫长过程有了更清晰的理解。
一项由耶鲁大学领导的新研究表明，地球早期的大气是碘与氧之间竞争斗争的舞台，这延迟了可以保护复杂生命免受太阳大部分紫外线辐射的稳定臭氧层的形成。
这一新的假说详细描述在《国家科学院院刊》上，可能解释了一个困扰科学家数百年的长期谜团。
耶鲁大学地球与行星科学的博士生刘靖俊表示：“地球上复杂生命的起源和多样化是自然科学中最深刻和持久的问题之一。”他是该研究的主要和通讯作者。
科学家们一直困惑，尽管其祖先蓝藻已存在27亿年，但地球上的陆生植物何以直到约4.5亿年前才出现。同样，复杂陆生动物和植物的化石在寒武纪之前（5.41亿至4.85亿年前）缺失，尽管存在更古老的微化石。
地球与行星科学教授、该研究的高级作者诺亚·普拉纳夫斯基表示：“唯一的现有解释认为，延迟是进化的固有部分——需要大量的时间。然而，这一观点并没有阐明复杂生命开始和多样化的方式或原因。”
新研究表明，时间之外的因素也在起作用：地球臭氧层的延迟稳定受到海洋碘高水平的影响，阻碍了大气中保护性紫外线辐射屏障的形成。
臭氧的形成依赖于大气中的氧和背景紫外线辐射。科学家们普遍认为，一旦地球达到显著水平的大气氧，它便创造了一个使生物进化蓬勃发展的臭氧层。
刘解释道：“我们通过探讨地球上变化的碘循环如何影响臭氧的丰度和稳定性来挑战这一传统理解。”
对于这一研究，耶鲁大学团队检查了各种地质证据，并创建了一个模型来模拟早期地球环境中碘与臭氧的相互作用。他们发现，在地球历史的大部分时间里，海洋碘化物的高水平（即碘与另一种元素结合形成盐的情况）普遍存在。这可能导致在氧气增加后，大量无机碘释放到大气中，从而可能干扰臭氧的形成。
碘破坏臭氧的方式与氟氯碳化合物（CFCs）导致南极“臭氧空洞”的机制相似。当CFCs通过光解分解时，释放出反应性氯，这在平流层催化分解臭氧，导致南极臭氧大量消耗至高峰。
普拉纳夫斯基指出：“由碘驱动的臭氧破坏催化循环相似，并且运作速度远快于涉及反应性氯的循环。我们的光化学模型表明，即使是海洋无机碘排放的适度上升，也可能导致大气中臭氧的剧烈损失，可能超出当前水平的许多倍。”
刘补充说，在全球范围内，不稳定和低臭氧水平可能从24亿年前持续到大约5亿年前。“在此期间，即使氧气生产旺盛，大气中的臭氧可能非常有限且不稳定，导致周期性或持续的高水平太阳紫外线辐射到达地球表面。”刘表示。
该研究的合著者还包括来自密歇根州立大学的达尔顿·哈迪斯蒂、来自宾夕法尼亚州立大学的詹姆斯·卡斯廷以及耶鲁大学的莫吉塔巴·法赫拉埃。
