人们普遍认为，地球的大气在大约25亿年前因为微生物快速增加而富含氧气，这些微生物能够进行光合作用。研究人员提供了一种机制来解释前期氧气化事件，或称为“嗅觉”，这些事件可能为这一过程的发生打开了大门。他们的发现表明，火山活动改变了条件，足以加速氧气化，而这些嗅觉则是这一过程发生的迹象。
人们普遍认为，地球的大气在大约25亿年前因为微生物的快速增加而富含氧气，这些微生物能够进行光合作用。来自东京大学的研究人员提供了一种机制来解释前期氧气化事件，或称为“嗅觉”，这些事件可能为这一过程的发生打开了大门。他们的发现表明，火山活动改变了条件，足以加速氧气化，而这些嗅觉则是这一过程发生的迹象。
深吸一口气。你是否想过进入你肺部的空气？它主要是惰性氮，而我们生活所依赖的宝贵氧气仅占21%。但这并非一直都是这样；事实上，几个大规模灭绝事件与这一数字剧烈变化的时期是相对应的。而如果你追溯得足够远，你会发现在大约30亿年前，几乎没有氧气。那么，是什么改变了这一切？又是如何发生的？
科学共识认为，大约25亿年前，伟大的氧化事件（GOE）发生，这很可能是由于微生物的繁殖，它们利用有利的条件并面临很少的竞争。它们基本上将富含二氧化碳的大气转变为富含氧气的大气，随后复杂生命出现，这种新的氧气丰富的环境有利于它们的生存。但似乎在GOE之前有一些前期氧气化事件，可能指示了GOE开始所需条件变化的确切性质和时机。
“海洋中微生物的活动在大气氧气的演化中起着核心作用。然而，我们认为这并不会立即导致大气氧气化，因为当时海洋中营养物质如磷酸盐的数量有限，限制了蓝藻（能够进行光合作用的一类细菌）的活动，”东京大学地球与行星科学系的田近荣一教授说。“这可能需要一些大规模的地质事件来向海洋提供营养，包括大陆的形成，以及我们在论文中建议的强烈火山活动，我们知道这确实发生过。”
田近和他的团队采用数值模型模拟了地球地质历史上晚期太古代（30-25亿年前）期间生物、地质和化学变化的关键方面。他们发现大规模火山活动增加了大气中的二氧化碳，从而使气候变暖，并增加了对海洋的营养供应，进而滋养了海洋生物，这反过来临时增加了大气中的氧气。然而，氧气的增加并不稳定，而是以现在所称的嗅觉的方式出现和消失。
“理解嗅觉对于限制光合微生物出现的时机至关重要。这些出现是通过地质记录中对大气氧气水平敏感的元素浓度推断出来的，”访问研究助理渡边康人说。“最大挑战是开发一种能够模拟晚期太古代条件下生物地球化学循环复杂动态行为的数值模型。我们在其他时期和目的上使用类似模型的共同经验的基础上进行了构建，精炼和结合不同组件，以模拟在不稳定火山事件后晚期太古代地球系统的动态行为。”
