地球什麼時候第一次獲得大量氧氣的？地球上最早的微生物群落是什麼樣子的？

原始地球的許多秘密——氣候條件和生物化學成分——都隱藏在海洋沉積物層中。為了重建地球的過去，科學家們依靠儲存在沉積岩顆粒中的某些化學特徵。

現在，新的研究表明，其中至少有一種被稱為黃鐵礦的礦物不可靠，不能作為古代氧含量的代表。

黃鐵礦，一種在細菌存在下形成的硫化鐵，對地球海洋和大氣中的氧積累起著強有力的控制作用，但事實證明，這種控制是高度區域性化的。

星期五發表在《科學進步》雜誌上的一項新研究表明，硫化物的形成與氧氣積累之間的關係取決於當地的沉積過程。

這一發現破壞了利用黃鐵礦作為全球一致的古代氧含量指標的調查結果。

在這項研究中，研究人員鑽了兩個孔：一個在紐西蘭東海岸的大陸架上，另一個在同一個海盆裡，但在幾百英里外的太平洋中部。

這項研究的合著者大衛·菲克在一份新聞稿中說：“我們能夠得到從淺層到深層沉積物的梯度，並比較這些剖面之間黃鐵礦同位素組成的差異。”。

位於聖路易斯的華盛頓大學地球和行星科學教授菲克說：“我們證明，對於公海的這個盆地，淺水和深水之間的訊號非常不同，這是證明這些訊號不是大氣中氧氣的全球指紋的初步證據。”。

雖然黃鐵礦可能不是古代含氧量的最佳代表，但研究人員認為，黃鐵礦可以為當地海平面變化和構造板塊動力學提供獨特的見解。

在鑽孔之後，科學家們比較了在整個沉積岩中取樣的黃鐵礦中發現的硫同位素比率。

他們的分析表明，在靠近海岸的鑽孔中，黃鐵礦的形成受到海平面驅動的區域性沉積過程變化的強烈影響。在深海鑽孔中，黃鐵礦的形成不受海平面變化的影響。

合著者羅傑·布萊恩特（Roger Bryant）說：“水深是有限度的，他在菲克實驗室工作時獲得博士後學位，但現在在芝加哥大學（University of Chicago）擔任博士後研究員。”一旦低於這個水深，硫同位素顯然對氣候和地表環境的環境條件不敏感。”

菲克指出，“地球是一個複雜的地方”，他說，在試圖根據目前的觀測結果重建地球隨時間的變化時，回憶這一點很重要。

“有許多不同的過程會影響被儲存的訊號種類。當我們試圖更好地理解地球的長期演化時，我們需要對如何從這些訊號中提取資訊有一個更細緻的看法，”菲克說。