近四分之三的地球被海洋覆蓋，使地球從太空中看起來像一個淡藍色的點。

但日本研究人員在《自然》雜志上發表的一項研究中提出了一個令人信服的理由，即地球上的海洋曾經是綠色的。

地球上的海洋在遠古時期看起來與現在不同的原因，可能與它們的化學成分和光合作用的進化有關。實際上，一種被稱為帶狀鐵構造的巖石礦床在記錄地球歷史方面的重要性。

帶狀鐵地層沉積于太古宙和古元古代，大約在38億到18億年前。那時的生命僅限于海洋中的單一細胞生物。大陸是一片貧瘠的土地，布滿了灰色、棕色和黑色的巖石和沉積物。

落在大陸巖石上的雨水溶解了鐵，然后由河流帶入海洋。鐵的其他來源是海底的火山。這個鐵以后會變得很重要。

太古宙是地球大氣和海洋缺乏氣態氧氣的時期，也是第一批從陽光中產生能量的生物進化的時期。這些生物進行厭氧光合作用，這意味著它們可以在沒有氧氣的情況下進行光合作用。

它引發了重要的變化，因為厭氧光合作用的副產品是氧氣。氧氣在海水中與鐵結合。只有當海水中的鐵無法中和更多的氧氣時，氧氣才能以氣體的形式存在于大氣中。

最終，早期的光合作用導致了“大氧化事件”，這是一個重要的生態轉折點，使地球上的復雜生命成為可能。它標志著地球從一個基本上無氧的地球轉變為一個海洋和大氣中有大量氧氣的地球。

帶狀鐵地層中不同顏色的“條帶”記錄了這種變化，即在缺氧條件下沉積的鐵和紅色氧化鐵之間的交替。

綠色海洋的理由

最近這篇論文對太古宙綠色海洋的論證始于一項觀察：日本火山島硫磺島周圍的水域呈現出一種綠色色調，這與一種氧化鐵 —— 鐵（III）的形式有關。藍綠藻在島嶼周圍的綠色水域中茁壯成長。

盡管它們的名字是藍綠藻，但它們是原始的細菌，而不是真正的藻類。在太古時代，現代藍綠藻的祖先與其他細菌一起進化，這些細菌使用亞鐵而不是水作為光合作用的電子來源。這表明海洋中的鐵含量很高。

光合生物利用細胞中的色素（主要是葉綠素）利用太陽的能量將二氧化碳轉化為糖。葉綠素使植物呈現綠色。藍綠藻是特殊的，因為它們攜帶常見的葉綠素色素，但也有第二種色素，稱為藻紅蛋白（PEB）。

在他們的論文中，研究人員發現，經過基因改造的帶有PEB的現代藍綠藻在綠水中生長得更好。雖然葉綠素在我們可見的光譜中對光合作用有很大的幫助，但PEB在綠光條件下似乎更優越。

在光合作用和氧氣出現之前，地球的海洋中含有溶解的還原鐵（鐵在缺氧的情況下沉積）。

太古宙光合作用增加釋放的氧氣導致海水中的鐵被氧化。該論文的計算機模擬還發現，早期光合作用釋放的氧氣導致氧化鐵顆粒的濃度足夠高，使地表水變綠。

一旦海洋中的所有鐵都被氧化，地球的海洋和大氣中就存在著游離氧（0?）。因此，這項研究的一個主要含義是，從太空中看到的淡綠色圓點世界是孕育早期光合作用生命的良好候選行星。

海洋化學的變化是漸進的。太古宙持續了15億年。這是地球歷史的一半以上。相比之下，復雜生命的產生和進化的整個歷史大約只占地球歷史的八分之一。

幾乎可以肯定的是，在這一時期，海洋的顏色逐漸發生了變化，并且可能出現了波動。這可以解釋為什么藍綠藻進化出兩種形式的光合色素。葉綠素最適合白光，也就是我們今天看到的那種陽光。利用綠光和白光是一種進化優勢。

海洋會再次變色嗎？

日本最近發表的論文告訴我們，海洋的顏色與水的化學成分和生命的影響有關。我們可以想象不同的海洋顏色，而不需要過多地借鑒科幻小說。

如果地球上的硫含量很高，紫色海洋是可能存在的。這可能與強烈的火山活動和大氣中低氧含量有關，這將導致紫色硫細菌占據主導地位。

從理論上講，在強烈的熱帶氣候下，紅色氧化鐵由陸地上巖石的衰變形成，并被河流或風帶到海洋中，也可能形成紅海。或者一種與“赤潮”有關的藻類主宰了海洋表面。

這些紅藻在氮等肥料濃度高的地區很常見。在現代海洋中，這種情況往往發生在靠近下水道的海岸線上。

隨著太陽年齡的增長，它首先會變得更亮，導致表面蒸發增加和強烈的紫外線。這可能有利于生活在無氧深水中的紫硫細菌。

它將導致沿海或分層地區出現更多的紫色、棕色或綠色色調，隨著浮游植物的減少，水中的深藍色也會減少。最終，當太陽膨脹到環繞地球軌道時，海洋將完全蒸發。

在地質時間尺度上，沒有什么是永恒的，因此海洋顏色的變化是不可避免的。

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