亿万年前的盐晶记录：加拿大北安大略的盐晶揭示地球早期大气的“直接快照”
通过在一颗有着 14 亿年历史的岩盐晶体中捕获气体与液体，研究人员首次把地球大气记录推回到前古元古代（Mesoproterozoic）——比恐龙出现还早得多。
14亿年前盐岩晶体中流体包裹体的显微图像，这些晶体保存了古老的空气和盐水。图片来源：RPI
1. 从古盐晶看“冻结的空气”在 14 亿年前，今天的北安大略地区曾是一个亚热带浅水盆地。随着水分蒸发，盐水逐渐结晶成岩盐，形成了“盐晶”。在晶体的微小空隙里，部分盐水被困住，随时间“冻结”成一层层气泡与盐水混合物——它们就像一座时间胶囊，保存了当时大气的成分。
“把一块比恐龙还老的‘空气’打开，真是不可思议。”——Justin Park，RPI 研究生
2. 研究团队与方法主导者：伦斯勒理工学院（RPI）研究生 Justin Park
导师：RPI 物理化学教授 Morgan Schaller, Ph.D.
他们在《美国国家科学院院刊》发表成果，使用了实验室自行设计的专用设备，克服了测量盐晶液相与气相中气体行为差异的难题。此前，氧、二氧化碳等气体在盐水中的溶解与在空气中的行为差异极大，导致直接测量极为困难。
“Justin 的 CO₂ 测量是前所未有的。我们从未以如此精确的方式回望过这一时期。”——Schaller
3. 令人惊讶的氧气与气候结果氧气：测得的氧浓度约为今天的 3.7%（即 37%），足以支持复杂多细胞动物的生存，尽管真正的多细胞动物要在数亿年后才出现。
二氧化碳：浓度是今日的十倍，足以抵消“弱小年轻太阳”效应，形成与现代相近的气候温度。
“这表明 Mesoproterozoic 期间有过氧化事件——这段被地质学家戏称为‘无聊的十亿年’（boring billion）的时代，实际上却是大气演变的关键节点。”——Park
Park 进一步指出，样品仅捕获了一个短暂、可能瞬时的氧化事件——与长达数亿年的“无聊时代”不完全一致。
4. 对地球演化史的影响之前对该时期二氧化碳的间接推估较低，无法解释无冰川的存在。团队直接测得的高 CO₂ 与盐晶的温度估计（由晶体内部记录的地质温度）相结合，提示 Mesoproterozoic 气候比以往认为的更温暖、更接近今天的状态。
Schaller 认为，红藻在该时期出现，成为地球主要的氧气来源；高氧浓度可能正是由于藻类生命数量与复杂度的提升导致。
5. 研究意义与未来展望为重建 早期地球气候与大气化学 提供了直接观测证据
帮助理解 复杂生命（后古元古代动物）出现的时间与条件
揭示 红藻在地球氧化过程中的关键作用
“我们可能抓到的是‘无聊十亿年’中最令人兴奋的瞬间。”——Schaller
结语从加拿大北安大略的盐晶中提取的古老气体，为我们描绘了一个“被冰封”的亿万年间的地球。它们显示，早在动物出现之前，大气中已具备相当的氧气与温暖气候的条件。正是这些直接数据，让我们得以更清晰地理解从单细胞微生物到多细胞动物的演化之路。
勇编撰自论文"Breathing life into the boring billion: Direct constraints from 1.4 Ga fluid inclusions reveal a fair climate and oxygenated atmosphere".Proceedings of the National Academy of Sciences.2025相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
