被困在水晶中的微小水滴和微小气泡提供了14亿年来地球大气的完美记录。

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十亿多年前，在如今的加拿大，一个亚热带浅水湖泊在温和的阳光下慢慢消失，留下了一处由岩盐晶体组成的盐层墓地。在这些棱角分明的晶体中，时间仿佛静止。微小的水滴和气泡被困在"流体包裹体"中，封存了14亿年来地球大气的完美记录。

现在，纽约伦斯勒理工学院的一个研究小组打开了这些"时间胶囊"。研究生贾斯汀·帕克说："打开比恐龙还要古老10亿年的空气样本，这种感觉真是奇妙。"通过对安大略省古代岩盐晶体中保存的气体和液体进行分析，该团队将地球大气历史的直接记录延长了14亿年。

来自远古的数据

那是一个由细菌和最早出现的红藻主导的时代。安大略省北部的古老亚热带湖泊蒸发，在盐晶体中捕获了微小的气泡。

这些"流体包裹体"充当了微观时间胶囊，将14亿年前的史前大气直接记录封存在沉积层之下。对这些晶体的检查提供了直接观察气体的机会，这些气体塑造了我们地球的早期气候以及复杂生命最终兴起的过程。

虽然科学家们早就认识到盐晶中含有远古空气，但这些微小"包裹"中液态盐水的存在扭曲了气体读数。像氧气和二氧化碳这样的气体在水中的溶解和反应方式与在空气中不同，这使得获得"纯"大气测量结果几乎不可能。

然而，利用定制的实验室设备，研究人员成功校正了这些化学相互作用，从而能够对中元古代大气进行直接、准确的分析。摩根·沙勒教授说："贾斯汀获得的二氧化碳测量结果是前所未有的。我们从未能够以如此精确的程度窥探地球历史的这个时代。这些是真正的远古空气样本。"

来自"无聊的十亿年"的呼吸

中元古代（大约18亿到8亿年前）因其被认为是环境和演化稳定的时期，常被称为"无聊的十亿年"。

然而，这些发现表明，这个时代可能比以前认为的更加动态，可能包含"短暂的氧化事件"。数据显示，当时的氧气水平是今天浓度的3.7%。

理论上，这足以支持复杂的多细胞动物生存——尽管这些生物实际上要再过8亿年才会出现。此外，二氧化碳水平是今天的十倍，尽管当时太阳更暗、更年轻，但温室效应使地球保持温暖。帕克说："这可能反映了地质学家戏称为'无聊十亿年'的这个漫长时代中，一次短暂而瞬时的氧化事件。""尽管名称如此，拥有这个时期的直接观测数据极其重要，因为它帮助我们更好地理解复杂生命是如何在这个星球上出现的，以及我们的大气是如何演变成今天这样的。"

该团队对高二氧化碳水平的发现解释了为什么该时代的气候保持温和且无冰。此外，研究人员将高氧水平与红藻的出现联系起来。

他们的研究成果已于12月22日发表在《美国国家科学院院刊》上。

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