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周三直播|北京大學地球與空間科學學院教授陳衍景:地球宜居性與23億年前環(huán)境突變

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— 主講人 —


陳衍景

北京大學博雅特聘教授,北京大學地球與空間科學學院教授,博士生導(dǎo)師,杰出青年基金獲得者。

地球形成于約46 億年前,這漫長的時間為生命的起源和演化提供了充足的條件,從約38 億年前原始生命的出現(xiàn),到如今復(fù)雜多樣的生命形態(tài),演化過程中各種生物相互競爭、協(xié)同進化,形成了現(xiàn)在豐富多樣的地球生態(tài)系統(tǒng)。 所有這一切環(huán)環(huán)相扣,缺一不可,共同造就并維持了地球這顆宇宙中已知唯一的生命綠洲。

地球能夠孕育并維系生命,得益于一系列精妙條件共同作用。地球的位置恰好處在太陽系的宜居帶內(nèi),與太陽的距離不遠不近,使得液態(tài)水能夠廣泛而穩(wěn)定地存在于地表,海洋的形成為生命提供了基礎(chǔ)的環(huán)境。地球本身既產(chǎn)生了足夠的引力維持住保護性的大氣層,又保留了足夠的內(nèi)熱驅(qū)動核心活動。另外,活躍的地核產(chǎn)生了強大的全球磁場,有效偏轉(zhuǎn)了太陽風等有害的高能粒子流,保護了大氣層和地表生命免受致命輻射。包裹著星球的大氣層提供了維系生命所需的氣體,如溫室氣體起到了保溫作用,臭氧層則吸收了大部分有害的紫外線輻射。


美國黃石公園超級火山

(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

然而,地球的宜居環(huán)境并非自始如此,而是在漫長的演化歷程中經(jīng)歷了關(guān)鍵轉(zhuǎn)折。早期地球的狀況與現(xiàn)在不同,大氣中幾乎沒有游離氧氣。雖然海洋中的藍細菌通過光合作用產(chǎn)生氧氣,但這些氧氣并未能積累下來。這是因為當時海洋富含溶解的鐵離子,新生成的氧氣迅速與之結(jié)合,被封存在巖石中,從而沉積形成全球廣泛分布的條帶狀鐵礦。

轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在大約23億年前。隨著海洋中鐵離子逐漸被消耗殆盡,藍細菌產(chǎn)生的氧氣開始大量涌入大氣層。這一根本性變化引發(fā)了一系列連鎖反應(yīng),包括導(dǎo)致全球冰封的休倫冰河事件、標志著產(chǎn)氧藍細菌繁盛的疊層石事件、以及反映碳循環(huán)巨變的碳酸鹽碳同位素正異常事件。盡管初期引發(fā)了環(huán)境劇變,但這個過程使氧氣在大氣中穩(wěn)定積累,讓氧氣在高空形成的臭氧層有效阻擋了紫外線輻射。23億年前的環(huán)境突變,不僅為日后依賴氧氣的復(fù)雜生命的演化鋪平了道路,更是打下了現(xiàn)代地球宜居環(huán)境的一大基礎(chǔ)。

ISBN 978-7-03-067013-7

北京:科學出版社,2020.12

本期“周三開講”欄目,我們非常榮幸邀請到北京大學地球與空間科學學院教授陳衍景來為我們講解關(guān)于“地球宜居性與23億年前環(huán)境突變”的相關(guān)話題。陳教授是北京大學博雅特聘教授,北京大學地球與空間科學學院教授,博士生導(dǎo)師,杰出青年基金獲得者。他聚焦于礦產(chǎn)資源的研究,在大陸碰撞成礦、流體成礦、環(huán)境突變與成礦等方面取得了系統(tǒng)性、原創(chuàng)性成果。發(fā)表論文400余篇,主編專著3部。曾獲國家自然科學獎二等獎1項、教育部自然科學獎一等獎2項(均排名第一)。2004年獲青年基金A ,2006年任973計劃首席科學家。兼任Ore Geol Rev、地質(zhì)論評副主編和10余種期刊編委。在教學方面,培養(yǎng)一批研究生和博士后,25人入選國家或省部級人才計劃。


陳衍景教授

2025年7月30日(周三)晚19:00-21:00,陳衍景教授將在北大學堂APP、官網(wǎng)及北大學堂視頻號、抖音、快手、B站,以及鳳凰網(wǎng)、風直播等其他平臺進行主題為“地球宜居性與23億年前環(huán)境突變”的在線直播講座。 直播結(jié)束后還可在北大學堂APP觀看講座回放。

深空探測目的之一是尋找宜居星球,但地球是已知唯一的生命綠洲。23億年前地球環(huán)境突變是塑造宜居環(huán)境的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點:23億年之前,藍細菌通過光合作用釋放氧氣,卻因與鐵元素結(jié)合沉積形成全球條帶狀鐵礦(BIFs)。23億年時,海洋鐵離子耗盡,氧氣開始大量涌入大氣,引發(fā)休倫冰河事件、疊層石事件、碳酸鹽碳同位素正異常事件,奠定了地球宜居環(huán)境的基礎(chǔ)。讓我們在本周三晚跟隨北京大學地球與空間科學學院教授陳衍景,進一步了解我們所生活的星球。

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(本文編輯:劉四旦)

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