22
科學素養題
Q
題組一:大氧化事件 【混合題】
.
幾乎可視為無氧環境,然而演化至今,今日大氣成分含有高達21%的氧氣,究竟是何時開始
根據星雲學說,地球形成初期應當是屬於高度還原狀態,當時地球大氣中的氧氣含量極低
讓氧氣逐漸累積呢?這就要來討論地球歷史上的「大氧化事件」(Great Oxidation Event,簡
稱GOE)。
根據附圖所示,橫軸為地球歷史時間,縱軸
為大氣中的氧氣含量(以分壓表示),研究估計
地球大氣中的氧氣含量變化介於紅線(最高)與
綠線(最低)之間。
大氣中的氧分壓(單位)
0.5
atm
0.4
元
03-
02
0.1
38
階段1:38.5 ~ 24.5 億年前,大氣中沒有氧氣。
階段 2:24.5 ~ 18.5 億年前,大氣中氧氣開始累
積,增加到 0.02~0.04 atm。
階段 3:18.5 ~ 8.5 億年前,大氣中氧氣含量與階
段2持平,沒有明顯變化。
階段 4 與5:8.5 億年前~現在,氧氣持續累積增加。
從階段2起始,地球大氣中的氧氣含量終於開始累積,這在地球歷史上被稱為「大氧化事
件」。學者推測氧氣可能的來源有兩種:(1)太陽紫外線照射水氣,分解產生的氧原子互相結合
而成;(2) 藍綠菌等生物在淺海地區進行光合作用,逐漸釋出更多氧氣。但問題來了,僅採取
(1) 方法製造的氧氣量,絕對無法累積到現在高達21%的比例。而就 (2) 方法來看,目前已知
最早的藍綠菌至少誕生於 35 億年前,又為何 GOE 會遲至24.5 億年前才發生呢?這之間將近
10 億年的時間差,或許暗示著淺海地區發生了許多會耗氧的變化喔!
1. 根據上述文章內容,並對照下列地質年代
地質年代
表,試判斷大氧化事件(GOE)發生在
哪個階段前後?
(A)冥古元剛開始前後
(B)冥古元與太古元交界前後
(C)太古元與元古元交界前後
(D)元古元與顯生元交界前後
(E)古生代中期生物上陸之前
顯生元
階段1
古元
太古元
古
階段2
階段3
階段階段
2
30
20
10
地球歷史時間(單位:十億年前)
代
新生代
中生代
古生代
地球歷史上大氣中的氧氣含量變化
0
開始時間
(單位:距今百萬年前)
66
252
541
2,500
4,000
4,600
2.
