成理PNAS发文：地球如何从几乎无氧状态演变为生机盎然的蓝色家园？

近日，我校李超教授团队在《PNAS》发表研究成果，首次从跨圈层联动视角揭示板块冷俯冲是驱动地球表层长期氧化的“关键引擎”。论文第一作者为石炜研究员，通讯作者为石炜和李超，合作者包括国内外多家科研机构。

地球从无氧演变为富氧宜居星球答案源于氧气净积累=产氧–耗氧平衡。有机碳和黄铁矿是地表主要氧汇，只有通过板块俯冲将其输送至深部地幔长期封存，才能在亿年尺度上实现大气氧净积累。

俯冲带分为冷俯冲（T/P<375°CGPa-1）和热俯冲（T/P>375°CGPa-1）。冷俯冲低温高压，利于还原物质深埋封存；热俯冲高温低压，使还原物质浅部释放后耗氧。团队统计全球876个变质岩，根本驱动机制长期存疑。以往研究多为“一事一因”，但是否存在统一的一级机制呢？样品的T/P比值，重建俯冲带热演化史，发现低T/P样品集中于~2.2–1.8Ga和~0.8Ga至今，分别对应GOE和NOE–POE，而“枯燥的十亿年”（~1.8–0.8Ga），低T/P样品比例显著降低，对应大气氧化停滞。

为验证假设，团队在COPSE模型中引入地幔储库，仅以冷俯冲相对效率为时变参数，反向模拟至40亿年前。模型自行重现三次氧化事件及“氧气脉冲”，并同步预测大气CO2下降、海水硫酸盐阶梯式上升、磷埋藏峰值及海洋缺氧程度，均与地质记录吻合。这表明，仅凭冷俯冲一级驱动，地表系统便可退回太古代洪荒世界。

该框架不排斥短周期事件，对地外行星宜居性亦有启示：高氧环境与复杂生命可能仅存在于具备深层封存氧汇能力的行星上。研究为理解地球氧化史提供了全新的深部驱动视角。

（杨春霞/文)