據外媒報道，在我們忙碌的生活中，大多數人都希望一天中有更多的時間。這個願望實際上在數十億年前實現了，當時地球的自轉速度減慢了–現在，一項新研究假設，這就是我們現在有這麼多氧氣的原因，因為進行光合作用的微生物利用了生產力的提高。
就像現在氧氣對生命的重要性一樣，曾經有一段時間地球上的居民認為氧氣是一種毒藥。在地球生命周期的前一半，大氣中主要是二氧化碳，早期的生命形式在這種環境中蓬勃發展。但約24億年前，藍藻出現了，並開始消耗二氧化碳、釋放氧氣。
這些微生物從根本上改變了大氣的成分並消滅了當時存在的大量生命，這跟我們當前的氣候狀況有着可怕的相似之處。然而這個巨大的氧化事件並不是一夜之間發生的–它花費了數億年的時間，它是如何發生的以及為什麼發生的仍然是一個謎。但這項新研究調查了一個可能的原因。
這項研究的論文首席作者Judith Klatt指出：“我們不完全明白為什麼花了這麼長的時間以及是什麼因素控制了地球的氧合作用。但在研究密歇根州休倫湖中島天坑的藍藻菌群時，我有了一個想法。”
在低氧環境中，研究小組注意到，在微生物席中形成的兩種細菌之間每天都在跳舞。一夜之間，吃硫的細菌坐在上面，從它們周圍的水中吸取營養。但一旦太陽升起，它們下面的藍藻就會上升到頂部，這樣它們就可以從陽光中汲取能量。
“現在它們可以開始光合作用併產生氧氣，”Klatt說道，“然而，在他們真正開始之前需要幾個小時，早上有一個很長的延遲。藍藻菌似乎比早起的人起得晚些。”
該團隊意識到，這種滯后可能有助於解釋地球的緩慢氧合。過去，一天比24小時短得多，但在數十億年的時間裡，月球的引力減慢了地球的自轉、延長了一天並增加了白天的時間。
“地月系統形成時，白天要短得多，甚至可能只有6個小時，”該研究的論文作者之一Brian Arbic說道，“這是否意味着改變白晝長度會影響地球歷史上的光合作用？”
研究人員發現，在長期尺度上，大氣中的氧氣水平和白晝時間之間存在粗略關聯。在約10億年的時間裡，旋轉速度沒有太大變化，這跟低氧水平相吻合。大約6億年前，自轉再次開始放緩，氧氣含量開始上升，這被稱為新元古代氧化事件。
Klatt指出：“我意識到，白天的長度和微生物席的氧氣釋放有一個非常基本的概念：在短的日子裡，梯度形成的時間更少，因此有更少的氧氣可以從席中釋放出來。”
研究小組模擬了陽光動力學如何影響微生物席中氧氣的釋放。他們發現，陽光照射時間越長，確實會釋放出更多的氧氣，因為微生物有更多的時間進行生產而不是停止和開始。
“直覺告訴我們，一天12小時和一天24小時應該是差不多的，”該研究的論文作者之一Arjun Chennu說道，“太陽上升和下降的速度是太陽上升和下降速度的兩倍，氧氣的產生也緊隨其後。但從細菌席中釋放氧氣卻沒有，因為它受到分子擴散速度的限制。這種從陽光中釋放氧氣的微妙解耦是機制的核心。”