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氧氣地質歷史
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光合作用發生之前,地球大氣中沒有氧氣[2]。35億年前,原核生物通過光合作用產生氧氣[3],但氧氣氧化了裸露的金屬。氧化鐵在海底沉積,形成條狀鐵層[1]。大氧化事件開始5000萬年後,大氣層中才開始積累氧氣[4][5]。由於此時植物還沒有誕生,前寒武紀產氧速率較慢,濃度不到今天的10%。此時氧氣濃度波動較大,19億年前,大氣層可能不存在氧氣[6]。此時氧氣濃度對生命影響較小。寒武紀以後多細胞生物大量繁殖,氧氣濃度波動才會使生物大量滅絕[7]。
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第一階段(38.5-24.5億年前):大氣層中幾乎沒有氧氣
第二階段(24.5-18.5億年前):氧氣逐漸產生,但溶解於海洋中,與岩石進行氧化反應
第三階段(18.5-8.5億年前):氧氣從海洋中釋放出來,但被地表吸收,或轉變成臭氧形成臭氧層
第四、第五階段(8.5億年前至今):氧氣開始在大氣層中積累[1]
氧氣濃度上升,生命演化逐漸複雜,因為有氧呼吸比無氧呼吸的物質利用率更高[8][9][10]。寒武紀以來,大氣層氧氣濃度在15%到35%之間波動[11]。氧氣濃度於3億年前石炭紀時達到峰值,此時大氣氧含量約為35%。氧濃度高的大氣使節肢動物體型龐大[10]。雖然人類燃燒化石燃料等活動對二氧化碳大氣含量影響顯著,但對於氧氣的影響微乎其微[12]。