Atmospheric oxygen levels have decl

Atmospheric oxygen levels have declined over the past 1 million years, although not nearly enough to trigger any major problems for life on Earth, a new study finds.

The research behind this new finding could help shed light on what controls atmospheric oxygen levels over long spans of time, the researchers said.

Atmospheric oxygen levels are fundamentally linked to the evolution of life on Earth, as well as changes in geochemical cycles related to climate variations. As such, scientists have long sought to reconstruct how atmospheric oxygen levels fluctuated in the past, and what might control these shifts. [Photo Timeline: How the Earth Formed]

Advertisement

However, models of past atmospheric oxygen levels often markedly disagree, differing by as much as about 20 percent of Earth's atmosphere, which is oxygen's present-day concentration, the researchers said. 1 It is not even known if atmospheric oxygen levels varied or remained steady over the past 1 million years.

"There was no consensus on whether the oxygen cycle before humankind began burning fossil fuels was in or out of balance and, if so, whether it was increasing or decreasing," said study lead author Daniel Stolper, a geochemistat Princeton University in New Jersey.

In the new study, researchers calculated past atmospheric oxygen levels by looking at air trapped inside ancient polar ice samples. Specifically, they looked at samples from Greenland and Antarctica.

The new estimates suggest that atmospheric oxygen levels have fallen by 0.7 percent over the past 800,000 years. The scientists concluded that oxygen sinks — processes that removed oxygen from the air — were about 1.7 percent larger than oxygen sources during this time.

Although a drop in atmospheric oxygen levels might sound alarming, the decrease the researchers found "is trivial in regard to ecosystems," Stolper told Live Science. "To put it in perspective, the pressure in the atmosphere declines with elevation. A 0.7 percent decline in the atmospheric pressure of oxygen occurs at about 100 meters (330 feet) above sea level — that is, about the 30th floor of a tall building."

There are two hypotheses that may help explain this oxygen decline over the past million years, Stolper said.

"The first is that global erosion rates may have increased over the past few to tens of millions of years due to, among other things, the growth of glaciers — glaciers grind rock, thereby increasing erosion rates," Stolper said.

Rising erosion rates would have exposed more pyrite and organic carbon to the atmosphere. Pyrite is better known as fool's gold, and organic carbon consists of the remains of organisms, mostly land plants and aquatic photosynthetic microorganisms such as algae. Previous research found that both pyrite and organic carbon can react with oxygen and remove it from the atmosphere. [Infographic: Earth's Atmosphere Top to Bottom]

"Alternatively, when the ocean cools, as it has done over the past 15 million years, before fossil fuel burning, the solubility of oxygen in the ocean increases. That is, the oceans can store more oxygen at colder temperatures for a given concentration of oxygen in the atmosphere," Stolper said. Oxygen-dependent microbes in the ocean and in sediments can then become more active and consume this oxygen, leaving less of the element in the atmosphere, he added.

Future research can identify what geological processes are consistent with these findings "and thus help to identify the major processes that control atmospheric oxygen levels," Stolper said.

These findings also reveal what might be a strange contradiction, because it could be assumed that atmospheric carbon dioxide levels should rise as oxygen levels fall — "for example, right now we are consuming oxygen and breathing out carbon dioxide," said study senior author John Higgins, a geochemistat Princeton.

However, previous research has found that atmospheric carbon dioxide levels have not, on average, changed over the past 800,000 years, Higgins noted. "At first glance, these two sets of observations, both from gases trapped in ice cores, are paradoxical," he said.

One way out of this conundrum is a well-known but relatively untested concept that suggests "that on timescales longer than a few hundred thousand years, atmospheric carbon dioxide and Earth's temperature are regulated via a 'silicate weathering thermostat,'" Higgins said.

Basically, increasing atmospheric carbon dioxide levels will boost the rates at which volcanic rocks wear down and their components wash into the seas, which can then go on to trap atmospheric carbon dioxide in ocean minerals. This means that "one can have a change in atmospheric oxygen with no observable change in average carbon dioxide," Higgins said. "Importantly, this silicate weathering thermostat is one reason why Earth is thought to have remained habitable for billions of years despite changes in solar luminosity."

The

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ระดับออกซิเจนในบรรยากาศมีปฏิเสธ 1 ล้านปี แม้ว่าเกือบไม่พอที่จะเรียกใด ๆ ที่สำคัญปัญหาของชีวิตบนโลก การศึกษาใหม่พบนักวิจัยกล่าวว่า การวิจัยอยู่เบื้องหลังการค้นพบใหม่นี้สามารถช่วยได้แสดงสิ่งที่ควบคุมบรรยากาศออกซิเจนระดับเหนือครอบคลุมยาวนานของเวลาบรรยากาศออกซิเจนระดับพื้นฐานเชื่อมโยงกับวิวัฒนาการของชีวิตบนโลก เป็นการเปลี่ยนแปลงในรอบอ.ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้นานพยายามที่จะสร้างบรรยากาศว่าออกซิเจนระดับความผันผวนในอดีต และสิ่งที่อาจควบคุมกะเหล่านี้ [ภาพไลน์: วิธีการเกิดขึ้นของโลก]โฆษณาอย่างไรก็ตาม รุ่นระดับบรรยากาศออกซิเจนผ่านมาอย่างเด่นชัดมักจะไม่เห็นด้วย ที่แตกต่างกันโดยมากเท่าที่ประมาณร้อยละ 20 ของชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งเป็นความเข้มข้นของออกซิเจนในปัจจุบัน นักวิจัยกล่าวว่า 1 ก็ไม่ได้ทราบถ้าระดับออกซิเจนในบรรยากาศที่แตกต่างกัน หรือยังคงต่อเนื่อง 1 ล้านปีที่ผ่านมา"เสร็จลงฉันทามติไม่ ว่าวัฏจักรออกซิเจนก่อนมนุษย์เผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิลได้เข้า หรือออก จากยอดดุล และ ดัง นั้น ไม่ว่าจะเป็นเพิ่มขึ้น หรือลด ลง กล่าวว่า ผู้เขียนรอศึกษา Stolper แดเนียล geochemistat มหาวิทยาลัย Princeton ในนิวเจอร์ซีย์ในการศึกษาใหม่ นักวิจัยคำนวณระดับบรรยากาศออกซิเจนที่ผ่านมา โดยดูที่เครื่องติดอยู่ภายในตัวอย่างน้ำแข็งขั้วโลกโบราณ เฉพาะ พวกเขาดูตัวอย่างจากเกาะกรีนแลนด์และทวีปแอนตาร์กติกาการประเมินใหม่แนะนำออกซิเจนที่บรรยากาศระดับได้ลดลงร้อยละ 0.7 800,000 ปีผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่า ออกซิเจนซิงก์ — กระบวนการที่เอาออกซิเจนจากอากาศ — มีขนาดใหญ่กว่าแหล่งออกซิเจนประมาณ 1.7 เปอร์เซ็นต์ในช่วงเวลานี้แม้ว่าระดับออกซิเจนในบรรยากาศลดลงอาจเสียงน่ากลัว การลดนักวิจัยพบ "อยู่เล็กน้อยในเรื่องระบบนิเวศ Stolper บอกอาศัยวิทยาศาสตร์ "วางไว้ในมุมมอง ความดันในบรรยากาศลดลง ด้วยยกระดับสิทธิ์ ลดลงร้อยละ 0.7 ความดันบรรยากาศของออกซิเจนเกิดขึ้นที่ระดับน้ำทะเลประมาณ 100 เมตร (330 ฟุต) — คือ เกี่ยวกับชั้น 30 อาคารสูง "มีสมมติฐานที่สองที่อาจช่วยอธิบายการลดลงนี้ออกซิเจนผ่านมา ล้านปี Stolper กล่าว"ครั้งแรกเป็นที่พังทลายโลกราคาอาจเพิ่มขึ้นกว่าน้อยผ่านไปหลายสิบล้านปีครบกำหนด ในหมู่สิ่งอื่น ๆ การเติบโตของธารน้ำแข็ง – ธารน้ำแข็งบดหิน จึงเพิ่มอัตรากัดเซาะ, " Stolper กล่าวว่ากัดเซาะเพิ่มขึ้น ราคาจะได้สัมผัส pyrite และคาร์บอนอินทรีย์บรรยากาศเพิ่มเติม Pyrite เป็นรู้จักกันดีเป็นขุมทรัพย์ และคาร์บอนอินทรีย์ประกอบด้วยซากของสิ่งมีชีวิต ส่วนใหญ่เป็นที่ดินพืชและจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงน้ำเช่นสาหร่าย ผลงานวิจัยพบว่า pyrite และคาร์บอนอินทรีย์สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจน และเอาออกจากบรรยากาศ [อินโฟกราฟิกส์: บนบรรยากาศของโลกลงล่าง]"อีกวิธีหนึ่งคือ เมื่อมหาสมุทรเย็น เสร็จมันมี 15 ล้านปีที่ผ่านมา ก่อนการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล การละลายของออกซิเจนในมหาสมุทรเพิ่มขึ้น นั่นคือ มหาสมุทรสามารถเก็บออกซิเจนมากที่อุณหภูมิหนาวเย็นสำหรับความเข้มข้นที่กำหนดของออกซิเจนในบรรยากาศ Stolper กล่าว ขึ้นอยู่กับออกซิเจนจุลินทรีย์ ในทะเล และตะกอนสามารถกลายเป็นใช้งานมาก และใช้ออกซิเจนนี้ ออกน้อยขององค์ประกอบในบรรยากาศ เขาเพิ่มวิจัยในอนาคตสามารถระบุว่ากระบวนการทางธรณีวิทยาที่สอดคล้องกับผลการวิจัยเหล่านี้ "จึง ช่วยในการระบุกระบวนการหลักที่ควบคุมระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ Stolper กล่าวผลการวิจัยเหล่านี้ยังเผยให้เห็นสิ่งที่อาจเป็นความขัดแย้งแปลก เนื่องจากมันสามารถสันนิษฐานได้ว่าบรรยากาศ ควรขึ้นระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นออกซิเจนระดับตก — เช่นเดี๋ยวนี้เรามีการบริโภคออกซิเจน และการหายใจก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ กล่าวว่า การศึกษาอาวุโสผู้เขียนจอห์นฮิกกินส์ geochemistat ปรินซ์ตันอย่างไรก็ตาม การวิจัยก่อนหน้านี้พบว่าบรรยากาศคาร์บอนไดออกไซด์ระดับไม่มี เฉลี่ย เปลี่ยนแปลง 800,000 ปีที่ผ่านมา ฮิกกินส์ขึ้น "อย่างรวดเร็วก่อน เหล่านี้สองชุดของการสังเกต ทั้งจากแก๊สที่ติดอยู่ในแกนน้ำแข็ง ขัดแย้ง เขากล่าวว่าฮิกกินส์กล่าวว่า วิธีหนึ่งจากปริศนานี้เป็นแนวคิดรู้จักกันดี แต่ค่อนข้างไม่ทดลองที่แนะนำ "ว่า บน timescales เกินกี่แสนปี บรรยากาศคาร์บอนไดออกไซด์และอุณหภูมิของโลกถูกควบคุมผ่านการ 'ซิผุกร่อนที่อุณหภูมิ' "โดยทั่วไป การเพิ่มระดับบรรยากาศคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มราคาที่เซาะหินภูเขาไฟ และส่วนประกอบล้างลงทะเล ซึ่งสามารถไปในกับดักบรรยากาศคาร์บอนไดออกไซด์ในมหาสมุทรแร่ หมายความ ว่า "หนึ่งสามารถมีการเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศออกซิเจนไม่เปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในเฉลี่ยคาร์บอนไดออกไซด์" ฮิกกินส์กล่าว "ที่สำคัญ ซิลิเกตนี้ผุเทอร์โมเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำไมคิดว่า โลกจะยังคงอยู่ habitable สำหรับหลายพันล้านปีแม้มีการเปลี่ยนแปลงในความสว่างดวงอาทิตย์"การ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศได้ลดลงในช่วงที่ผ่านมา 1 ล้านคนปีที่ผ่านมาถึงแม้จะไม่มากพอที่จะทำให้เกิดปัญหาใด ๆ ที่สำคัญสำหรับชีวิตบนโลกการศึกษาใหม่พบว่า.

การวิจัยที่อยู่เบื้องหลังการค้นพบใหม่นี้จะช่วยให้หลั่งน้ำตาแสงในสิ่งที่ควบคุมระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศเหนือช่วงยาว เวลานักวิจัยกล่าวว่า.

ระดับออกซิเจนในบรรยากาศมีการเชื่อมโยงลึกซึ้งกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกเช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงในรอบธรณีเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เป็นเช่นนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามมานานที่จะสร้างวิธีการที่ระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศมีความผันผวนในอดีตที่ผ่านมาและสิ่งที่อาจควบคุมการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ [เส้น Photo: วิธีโลกที่เกิดขึ้น]

โฆษณา

อย่างไรก็ตามรูปแบบของระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศที่ผ่านมามักจะเห็นได้ชัดไม่เห็นด้วยที่แตกต่างกันโดยเท่าที่ประมาณร้อยละ 20 ของชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเป็นความเข้มข้นของวันปัจจุบันออกซิเจนของนักวิจัยกล่าวว่า 1 มันไม่ได้เป็นที่รู้จักกันแม้ว่าระดับออกซิเจนในบรรยากาศที่แตกต่างกันหรือยังคงทรงตัวที่ผ่านมา 1 ล้านปี.

"มีมติเกี่ยวกับว่าวัฏจักรออกซิเจนก่อนที่มนุษย์เริ่มเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลอยู่ในหรือออกจากยอดเงินไม่ได้และถ้าเป็นเช่นนั้นไม่ว่าจะเป็น เพิ่มขึ้นหรือลดลง "ผู้เขียนนำการศึกษาแดเนียล Stolper เป็น geochemistat มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในรัฐนิวเจอร์ซีย์กล่าวว่า.

ในการศึกษาใหม่นักวิจัยคำนวณระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศที่ผ่านมาโดยดูที่อากาศติดอยู่ภายในตัวอย่างน้ำแข็งขั้วโลกโบราณ โดยเฉพาะพวกเขามองไปที่ตัวอย่างจากกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา.

ประมาณการใหม่แสดงให้เห็นว่าระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศได้ลดลงร้อยละ 0.7 ที่ผ่านมา 800,000 ปี นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าอ่างล้างมือออกซิเจน - กระบวนการที่ถูกลบออกออกซิเจนจากอากาศ - มีขนาดใหญ่กว่าแหล่งออกซิเจนประมาณร้อยละ 1.7 ในช่วงเวลานี้.

แม้ว่าจะลดลงในระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศอาจจะฟังดูน่ากลัวลดลงนักวิจัยพบ "เป็นที่น่ารำคาญในเรื่องระบบนิเวศ "Stolper บอกวิทยาศาสตร์สด "ที่จะนำมันในมุมมองของความดันในชั้นบรรยากาศลดลงตามระดับความสูงลดลงร้อยละ 0.7 ในความดันบรรยากาศของออกซิเจนที่เกิดขึ้นในประมาณ 100 เมตร (330 ฟุต) เหนือระดับน้ำทะเล -. นั่นคือประมาณชั้นที่ 30 ของตึกสูง . "

มีสองสมมติฐานที่อาจช่วยอธิบายได้ว่าการลดลงของออกซิเจนที่ผ่านมาล้านปีมี Stolper กล่าวว่า.

" ครั้งแรกคือการที่อัตราการชะล้างพังทลายทั่วโลกอาจจะเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ที่ผ่านมาไปนับล้านปีที่ผ่านมาเนื่องจากในหมู่สิ่งอื่น ๆ การเจริญเติบโตของธารน้ำแข็ง - ธารน้ำแข็งบดหินจึงช่วยเพิ่มอัตราการกัดเซาะ "Stolper กล่าว.

เพิ่มขึ้นของอัตราการกัดเซาะจะได้สัมผัสหนาแน่นมากขึ้นและอินทรีย์คาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศ หนาแน่นเป็นที่รู้จักกันดีในฐานะทองของคนโง่และอินทรีย์คาร์บอนประกอบด้วยซากของสิ่งมีชีวิตซึ่งส่วนใหญ่เป็นพืชบกและจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงในน้ำเช่นสาหร่าย วิจัยก่อนหน้านี้พบว่าทั้งสองหนาแน่นและคาร์บอนอินทรีย์สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและเอามันออกไปจากบรรยากาศ [Infographic ที่: โลกของบรรยากาศบนลงล่าง]

. "อีกวิธีหนึ่งคือเมื่อมหาสมุทรเย็นตามที่ได้ทำในช่วงที่ผ่านมา 15 ล้านปีก่อนการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล, การละลายของออกซิเจนในมหาสมุทรเพิ่มขึ้นนั่นคือมหาสมุทรสามารถจัดเก็บมากขึ้น ออกซิเจนที่อุณหภูมิต่ำกว่าความเข้มข้นที่กำหนดของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ "Stolper กล่าวว่า จุลินทรีย์ออกซิเจนขึ้นอยู่ในทะเลและในตะกอนดินจากนั้นจะสามารถใช้งานได้มากขึ้นและใช้ออกซิเจนนี้ออกน้อยขององค์ประกอบในบรรยากาศเขาเพิ่ม.

การวิจัยในอนาคตสามารถระบุสิ่งที่กระบวนการทางธรณีวิทยามีความสอดคล้องกับผลการวิจัยเหล่านี้ "จึงช่วยในการระบุ กระบวนการสำคัญที่ควบคุมระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ "Stolper กล่าว.

การค้นพบนี้ยังเปิดเผยสิ่งที่อาจจะมีความแตกต่างแปลกเพราะมันอาจจะคิดว่าบรรยากาศระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้นเป็นระดับออกซิเจนลดลง -" ตัวอย่างเช่นตอนนี้เรามีการบริโภค ออกซิเจนและหายใจออกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ "การศึกษาเขียนอาวุโสจอห์นฮิกกินส์เป็น geochemistat พรินซ์ตันกล่าว.

อย่างไรก็ตามการวิจัยก่อนหน้านี้พบว่าระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศไม่ได้โดยเฉลี่ยการเปลี่ยนแปลงในช่วงที่ผ่านมา 800,000 ปีที่ผ่านมาฮิกกินส์ตั้งข้อสังเกต "อย่างรวดเร็วก่อนที่ทั้งสองชุดของการสังเกตทั้งจากก๊าซที่ติดอยู่ในแกนน้ำแข็งมีความขัดแย้ง" เขากล่าว.

วิธีหนึ่งในปริศนานี้เป็นแนวคิดที่รู้จักกันดี แต่ค่อนข้างไม่ทดลองที่แสดงให้เห็นว่า "ในระยะเวลานานกว่า ไม่กี่ร้อยพันกว่าปีก๊าซในชั้นบรรยากาศคาร์บอนและอุณหภูมิของโลกถูกควบคุมผ่านทาง 'เทอร์โมสภาพดินฟ้าอากาศซิลิเกต' "ฮิกกินส์กล่าวว่า.

โดยทั่วไปเพิ่มระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศจะเพิ่มอัตราที่หินภูเขาไฟใส่ลงไปและส่วนประกอบของพวกเขาล้างลงไปในทะเล แล้วซึ่งสามารถไปในที่จะดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในแร่ธาตุมหาสมุทร ซึ่งหมายความว่า "หนึ่งสามารถมีการเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศออกซิเจนกับไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยเฉลี่ยแล้ว" ฮิกกินส์กล่าวว่า "ที่สำคัญซิลิเกตเทอร์โมนี้สภาพดินฟ้าอากาศเป็นหนึ่งในเหตุผลว่าทำไมโลกเป็นความคิดที่ยังคงอาศัยอยู่หลายพันล้านปีที่ผ่านมาแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงในความสว่างดวงอาทิตย์."