这种氧源可能早于光合作用。

Jordan Stone 是一项新研究的主要作者，也是纽卡斯尔大学最近的环境地球科学硕士生，他在这里进行了一项实验

大约 38 亿年前震动地球的强烈地震裂开地壳，使化学反应在破裂的岩石深处展开。一项新的研究表明，在地震活动、水和接近沸点的温度的推动下，这些反应可能为世界上一些最早的生命形式提供了氧气。

根据周一（8 月 8 日）发表在《自然通讯》杂志上的这项研究，这种氧气将包装在过氧化氢 (H2O2) 化合物中，该化合物包含两个氢原子和两个结合在一起的氧原子。 该研究的资深作者乔恩·泰林 (Jon Telling) 说，也许最著名的是作为一种防腐剂，过氧化氢当然会对生物体有毒，但一旦被酶或高温下发生的反应分解，它仍然是一种有用的氧源。

现在，在实验室实验中，Telling 和他的同事发现了一种方式，即充足的过氧化氢可能在早期地球上形成，因此可以作为地球上一些最早的生物体的潜在氧气来源。研究人员发现，这些反应在接近水的沸点（212 华氏度或 100 摄氏度）的 温度下最有效地发生，但在低于 176 F（80 C）的温度下仍会产生少量 H2O2。

Telling 说，值得注意的是，这些温度与嗜热菌和嗜热菌（即嗜热细菌和古生菌）已知繁衍的温度范围重叠。人们认为，地球上所有生命的共同祖先也进化为生活在炎热的环境中，因此从理论上讲，这种神秘的祖先生物可能受到地壳深处形成的过氧化氢的影响。

重要的是，由于过氧化氢会破坏细胞的脂肪、蛋白质和DNA，因此早期生物体如果存在于环境中，就需要采取策略来“解毒”这种化合物，美国宇航局艾姆斯研究中心的高级研究科学家林恩·罗斯柴尔德 (Lynn Rothschild) 说。加州中心，他没有参与这项新研究。过氧化氢也是光合作用的天然副产品，因此为了进化出光合作用的能力，生物可能首先需要能够处理 H2O2。

地壳深处

以前的学习，包括罗斯柴尔德实验室领导的工作，表明被认为存在于早期地壳中的矿物可能是过氧化氢的潜在来源，因此也是氧气的潜在来源。

其中一些实验涉及在特定条件下粉碎岩石，然后将这些碎石暴露在水中。这一系列事件在小范围内模拟了早期地壳构造活动区域所承受的物理应力岩石，在那里地壳裂开，然后水可以渗入内部。Telling 说，当地球的年龄不到 10 亿年时，地球还没有大块的地壳滑过地幔，因为今天的构造板块在世界各地移动。然而，由于火山活动和小得多的地壳之间的相互作用，地壳在局部区域仍然弯曲和破裂，他说。

尽管过去的实验表明，这种早期的构造活动可能会产生氢气（过氧化氢的一种成分）和完全形成的过氧化氢，但这些研究只产生了少量的这些化合物。在他们的新研究中，Telling 和他的同事进行了类似的实验，但将碎石暴露在更广泛的温度范围和更长的时间——长达一周。根据过去的研究，他们怀疑这种方法可能会增加过氧化氢的产生量。

在他们的岩石破碎实验中，该团队使用了花岗岩（一种在大陆地壳中发现的岩石）以及玄武岩和橄榄岩，这在早期地球的海洋地壳中可能很丰富。他们将这些岩石在无氧容器中研磨成细粉，小心地将碎石转移到密封瓶中，加入水，然后加热。

随着岩粉达到接近沸点的温度，其组成矿物中的“缺陷”变得越来越不稳定，并且更有可能与水发生反应。具体来说，这些缺陷包括“过氧键”或两个氧原子在矿物晶体结构中结合在一起的地方，通常氧只会与元素硅结合。Telling 说，如果在晶体形成时不经意地将水添加到晶体结构中，这些缺陷就会被引入晶体中。

“当这些含有这些过氧键的岩石受到压力时，这些缺陷实际上会发生错位，”他解释说。“它们可以通过晶体结构移动到表面，然后它们可以开始与水相互作用，”这种相互作用最终会产生过氧化氢。

这些结果表明，至少在早期地球受地震震动并在高温下烘烤的地区，过氧化氢可能是环境的一个共同特征。也就是说，这些实验无法捕捉到这些产生 H2O2 的反应在早期地球上发生的确切速率或规模，Telling 指出。

“看看这种现象有多普遍”以及过氧化氢如何在全球范围内影响早期生物的进化将会很有趣，罗斯柴尔德说，他研究生命可能是如何在早期地球和银河系其他地方起源和进化的. 也就是说，H2O2 不需要存在于早期地球的所有环境中，就能影响地球上生命的进化。如果你是一个直径只有几微米的微小微生物，那么无论如何，你只会受到周围环境中的化学物质的影响。

“老实说，如果你附近有活性氧就足够了，”罗斯柴尔德说。她说，这种早期暴露于环境 H2O2 可能为进化成蓝藻的生物体提供了必要的“训练”，蓝藻负责将地球大气中充满氧气，从而塑造我们星球的历史进程。