氧氣是人類和動物們得以繁衍生息的重要物質，可在地球的上古時期氧氣是極其稀薄的，那時地球地表非常寒冷，一片荒蕪。

在距今5.8億—5.2億年之間，地球的氧氣猛然暴增，好像有一種神祕的力量在急劇地把地球含氧量增高。它究竟是什麼？又是如何快速製造的呢？

來自中國南京地質科學院朱茂炎和英國合作團隊，歷經數年，對距今5.8-5.2億年間的地質層中的碳同位素作了詳細地研究和對比，提出了一個全新的地球環境系統模型，對這一氧氣猛增的原因提出了新的證據。

他解釋道：“富含硫酸鹽的蒸發巖是一種氧化劑，可以氧化海水中的有機物，通過硫酸鹽的還原菌氧化海水中的有機質，形成了我們今天所發現的黃鐵礦石，導致海洋中的有機碳含量快速減少。”隨著海洋有機碳的氧化，大量的二氧化碳排放到大氣中，加劇了大氣的溫室效應，也使得地表的風化速度加快，蒸發巖在高溫下向海洋的輸入量加大，海水中的有機碳進一步被氧化，使大氣和海洋中的含氧量迅速增高。

從混濁缺氧的大氣環境到變得清澈富氧的藍天白雲，前寒武紀的地球就像化繭成蝶般開始充滿生機。這一研究成果對於改造火星環境也具有重大作用，甚至金星降溫允許液體水存在後也可以使用。硫酸鹽在金星上最不缺，推動小行星撞擊補水，然後放入還原菌，速度將會大大加快。

那麼氧氣為什麼不一直增加，是動物為了適應氧氣濃度而一步步爬樓梯一樣進化到今天這個樣子，還是氧氣濃度有其它因素使其不再增加，正好達到這個平衡點？

在地球隨後十幾億年裡，氧氣並沒有增加多少，而是達到了一個平衡21%，那時的海洋已經全部氧化，前寒武紀海洋中的厭氧細菌、藍藻等微生物靠光合作用生存，死後變成有機質，不斷積累，這種有機質是有限的，積累速度和氧化速度之間已經達到了一個平衡。地球上的動物是適氧而生，是大自然的選擇結果。

氧氣的猛增期前，還有過一次小的氧增事件，大約在地球形成後的20億年後，距今24億左右，發生了第一次氧氣增加的現象，此時的氧氣是低等藻類製造的，但很快被大氣中還原性氣體所消耗掉了。通過地質層中的氧化物可以檢測出來，水中的有機質不斷地消耗氧氣，導致海洋缺氧，水質混濁。

這個研究成果與寒武紀生命大爆發時期非常符合，不僅驗證了前寒武紀海洋中存在著巨大有機碳庫，也解釋了有機碳庫的變化是導致前寒武紀末期地球上發生的幾次大規模冰川期的原因。這與生命大爆發也存在著一定的聯絡，但無法進一步解釋造成生命大爆發的原因，生命的爆發是依託基因和變異為基礎的，氧氣只是加快生命程序的其中因素之一。

如果海洋中巨大的有機碳庫不被氧化，大氣中的二氧化碳就會越來越低，氣候就會越來越寒冷，變成冰凍星球。得益於有機碳庫的氧化，向大氣排放了大量的二氧化碳，使地球變得宜居起來，它作為氣候的調節作用也變弱了，寒武紀之後的漫長歲月裡再也沒有發生過“雪地地球”那樣的極端氣候。相反，我們正在過多排放二氧化碳，使地球氣溫慢慢升高，到了失控的邊緣。