科学|24亿年前地球可能是紫色的,可后来地球为什么变绿了?

在地球上最为常见的植物颜色莫过于绿色 , 植物之所以是绿色的 , 是因为它们不吸收绿色光波 。
牛顿使用三棱镜实验证明了太阳光是一种复合光 , 含有多种不同的色彩 。

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而当太阳光照射到植物表面时 , 植物会吸收除了绿色之外的所有光波 , 唯独将绿色光反射出去 , 所以只有绿色的光波能够被反射到我们的眼睛中 , 因此我们看到的颜色就是绿色 。

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然而美国马里兰大学的分子生物学教授注意到 , 太阳光中能量最强的部分在550纳米左右 , 刚好位于黄绿色波段 , 然而植物的光吸收峰在465纳米(红光)和665纳米(蓝光)附近 , 避开了能量最强的绿色光 。

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有些科学家认为 , 植物之所以不吸收太阳光中能量最强的绿色光 , 是因为绿色光能量较大 , 过多地吸收会导致植物被烧焦 , 类似于人体的晒伤 。 但也有一些科学家认为 , 事情没那么简单 , 植物之所以是绿色的 , 可能是在极力隐藏地球形成之初时的一段历史 。

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紫色地球假说
在非洲塞内加尔地区 , 有一个闻名世界的粉红色湖泊 , 又被人们称之为“玫瑰湖泊” 。 该湖泊没有和海洋相连接的内陆湖 , 由于常年蒸发 , 导致该湖泊中的盐分比海水中要很多 , 盐分达到了每公升350-380克 , 是一个结晶的盐湖 。

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玫瑰湖泊之所以呈现出粉红色 , 甚至在一些月份还会呈现出紫红色 , 是因为这里生活着一种古菌:盐杆菌 。
盐杆菌和我们常见的细菌并不是一家 , 而是一种古菌 , 它们也可以利用太阳光进行光合作用 , 不过它们用来光合作用的物质并不是叶绿素 , 而是视黄醛 。 视黄醛的结构分子简单 , 而且可以吸收太阳光中能量最多的绿色光波 , 不吸收红色光线和紫色光线 , 因此会将红色以及紫色光波反射到我们的视线中 , 因此我们看到的就是紫红色的湖泊 。

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生物学家DasSarma认为 , 地球上第一批出现的光合作用生物可能并不使用叶绿体 , 而是使用视黄醛的物质 。 这是因为视黄醛是一种非常古老的物质 , 而且结构简单 , 比叶绿体出现的时间更早 。
视黄醛的出现能够让单细胞生物离开海底热泉口的限制(多说一句 , 现如今科学家认为生命起源地方位于海底热泉口附近) , 它们能够利用来源更广的太阳能作为能量来源 , 并推动ATP的合成 , 所以最初的生命就这样离开了海底热泉口 , 并在海洋中发展壮大了起来 。 如果我们能够穿越到35亿~24亿年前的地球 , 可能我们将会看到一个紫色地球 。 而这就是紫色地球假说 。

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由于视黄醛作为先发者 , 占据了有利的位置 , 以至于当叶绿体出现之后 , 使用叶绿体作为光合作用的生命无法抢占有利的位置 , 只能利用视黄醛反射的除绿光以外的其他光子 , 就这样 , 在演化之初以叶绿体为光合作用的物质就抛弃了绿光 , 以至于当以视黄醛作为光合作用的古菌退出主流舞台时 , 植物已经适应了吸收除绿色以外的光波 , 并且还生存得非常好 , 所以现如今的植物大多数都是绿色 。

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紫色地球为什么成了绿色地球?
紫色地球之所以变成绿色地球 , 其实和氧气有关 。 我们知道 , 叶绿体在进行光合作用时能够吸收二氧化碳和水 , 并释放出氧气 。

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氧气是一种非常活跃的气体 , 它们很容易和其他物质结合 , 比如:二氧化碳 , 氧化铁 , 氧化铝等 。 就这样 , 当地球上的氧气越来越多时 , 地球上几乎所有的物质都被氧化 , 所以空气中开始出现了氧气 。

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我们前面说了 , 氧气是一种非常活跃的气体 , 它们能够氧化有机物 , 而早期的生物几乎都是厌氧菌 , 无法在氧气环境中生存 , 所以这些微生物纷纷灭绝 。 和每次生物大灭绝一样 , 氧气的出现不仅摧毁了地球生物链 , 还重塑了地球生态链 , 这就是大氧化事件 。
【科学|24亿年前地球可能是紫色的,可后来地球为什么变绿了?】尽管氧气几乎摧毁了地球一切生命 , 但仍有极少数个体适应了有氧环境 , 并成为大氧化事件后的赢家 , 而它就是使用叶绿体作为光合作用的生物 , 而使用视黄醛的生物个体则退出了主流历史舞台 , 如今只能在极少数环境恶劣的地方才能够见到它们的身影 。

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