人类90％的铁矿都是这群微生物造就的

假如要评选国际上影响人类最深远的金属，我觉得我会投铁一票。从大约4500年开端，国际不同区域相继进入铁器年代，铁的运用简直随同了咱们一切耳熟能详的前史大工作，一向到近现代人类进入蒸汽年代、信息年代，科技发作了巨大进步，仅有不变的便是咱们首要运用的金属资源依然是铁。可是，风趣的是，现在全球铁矿产值的90%其实都来自于微生物们的奉送[1]。

全球正在生产中的铁矿，90%都与微生物活动有关图/Mining Journal

咱们在上一篇文章中说过，有一些科学家们以为，大约在35亿年前，有一些微生物演化出来一种共同的才能：产氧光合作用。这种才能让这群微生物可以吃进去水和二氧化碳，在阳光的照射下发作有机物并排出氧气。在这些微生物中，很或许存在蓝细菌的先人，这便是故事的开端。

35亿年前的海洋和天空与现在极不相同。首先是缺氧，极度缺氧，这导致了海洋和天空中存在着许多复原性的物质，比方在海水中许多漂浮着的二价铁离子（Fe2+），这使得其时的海洋或许是发绿的。

这是绿色的硫酸亚铁溶液，35亿年前的海水色彩或许与之类似图/shutterstock

其次便是酸，无论是在陆地仍是海底，这个时刻段内都正在阅历大规模、长期的火山喷射和海底热液的喷射，这带来了许多的酸性、复原性物质，比方二氧化硫，这让其时的海水是酸的，酸性或许在3左右[2]，咱们今天是没时机尝一下35亿年前海水的味道了，不过你们可以试着喝一口醋或许是吃一口酸苹果，它们的PH值也在3左右。

最终便是风险，对生命极度风险。没有氧气的地球，也就从另一方面代表着没有臭氧层，而臭氧层是吸收紫外线的一把能手，没有臭氧层的原始地球，等于彻底暴露在了紫外线的面前。还记得咱们常用紫外线灭菌灯吗？这是由于紫外线是一种高能射线，可以容易损坏RNA和DNA的结构，快速杀死生命。35亿年前的生命，和咱们现在要杀的细菌没啥差异，乃至还要微小不少，因而那时候的地球表面关于生命来讲便是绝地，生命们不得不依托厚厚的海水才可以维护自己。

不过，地球这种对生命极度不友好的状况在蓝细菌的先人们呈现后逐步得到了改进。

这些小小的微生物们开端或许仅仅集合在海洋中的少量当地日子，它们在这些当地进行光合作用，发作的氧气随后逸散到周边的海水和空气中，它们的这种集合区就好像是沙漠中的绿地相同，只要在集合区周边才有比较足够的氧气，离集合区越远，氧气越淡薄，科学家们把这种状况称为“氧气绿地”[3]。

在这些氧气绿地邻近，海水中开端溶解许多的氧气，这些氧气敏捷与飘荡着的二价铁离子发作化学反应，把这些铁变成三氧化二铁（赤铁矿）或许是四氧化三铁（磁铁矿），这些被氧化的铁快速沉积到海底，构成了条带状的岩石，这些含有铁的条带状岩石被称为条带状含铁制作（Banded Iron Formation，简称BIF）。

条带状铁制作细节图图/Flickr

公路旁边的条带状铁制作 图/Matthew Genge

有依据标明，至少在27亿年前，这些微生物就演化成了蓝细菌，并一向演化到现在，由于蓝细菌们常常集合在一起成为丝状，生物学家们最开端把它们误以为是藻类，所以给它命名为蓝藻。不过现代科学家们现已搞清楚了，它们其实仍是一些单细胞的细菌，只不过它们喜爱集合在一起日子，这些集合体形状多种多样，丝状、团状都有。

单细胞的蓝藻常常集合成丝状日子，让它们看起来像藻类，可是实际上它们仅仅细菌图/ Shomu's Biology

蓝细菌有更强壮的繁衍才能和生计才能，从它们呈现今后，很快占据了一切适合生计的海洋。蓝藻在全球海洋中的许多繁衍，让整个海洋中的二价铁离子都被氧化成为磁铁矿或许是赤铁矿沉积到海底，这些沉积到海底的铁现在构成了遍及全球的铁矿资源。这类铁矿资源占国际上富铁矿储量的60-70%，占全球铁矿产值的90%以上，而在我国，这类铁矿的探明储量占全国铁矿总储量的份额超越50%[1]

（PS：铁矿并不全部是与生命活动有关的，许多铁矿是由火山活动构成的，只不过微生物活动造就的铁矿最广泛，铁矿品尝也最高）

从35-25亿年间，海水中的溶氧量处于缓慢添加的状况，海水中的溶氧量与铁离子的沉积量是成正比的，溶氧量越大，沉积的铁离子就越多，因而铁矿石的品尝就越高，科学家们通过剖析不同年代的含铁制作中的铁矿品尝，发现铁矿的品尝在25亿年前抵达高峰。

铁制作的时刻与铁矿品尝的联系图[1]，留意铁品尝最高的澳大利亚、巴西、南非都是铁矿大国，25亿年后铁矿品尝直线下降，这说明海水中的铁现已被氧化完了

海水中的铁离子是一道屏障，它们与氧气的化学反应阻挠了氧气向空气中分散。可是在大约25亿年前，海洋中的铁离子逐步消失，再也没什么可以阻挠氧气进入大气中了，从这时开端，地球大气中的氧气含量开端添加起来。

地球从构成之后大气中氧气含量的改变状况图，PAL是曩昔氧气含量相对现代含量的百分比[4]

有些地质学家估量从25亿年开端，一向到20亿年完毕，在这期间地球上的氧气含量大幅添加，一度添加抵到达现在氧气含量50%的水平或许更高，乃至或许到达了跟现在氧气含量适当的水平，他们给这一工作起了一个姓名，叫做大氧化工作。

光合作用造就了许多的铁矿，一起也让地球空气中的氧气添加 图/American Museum of Natural History,有修正

大氧化工作关于地球来讲无疑是含义极为严重的转折点，因而地质学家们也把大氧化工作的开端作为地球新的纪元的开端——元古宙到来了，差异于以往地球上暮气沉沉不适合生计的相貌，从元古宙开端地球上开端逐步热烈起来了。

这一切都是以蓝藻为主的光合作用细菌所赐——光合作用发作的氧气在进入大气后先是让原始的地球大气从复原状况变成了现在的氧化状况，随后在紫外线的照射下构成臭氧，许多的臭氧汇聚在地球平流层的顶端构成臭氧层，臭氧层的呈现阻挠了许多直射在地表的紫外线，从此今后，生命们再也不需要海水的维护，它们在通过长期的预备之后，开端登陆地表，把地球装扮的生机盎然。不过这都是好久今后的工作了，咱们在后面的文章中会渐渐讲到。

假如把地球前史看成是12小时，这一工作发作在地球构成后5小时24分钟左右

参考文献

[1]王长乐,张连昌,刘利,代堰锫.国外前寒武纪铁制作的研究进展与有待深入探讨的问题[J].矿床地质,2012,31(06):1311-1325.

[2]李延河,侯可军,万德芳,张增杰,乐国良.前寒武纪条带状硅铁制作的构成机制与地球前期的大气和海洋[J].地质学报,2010,84(09):1359-1373.

[3]梅冥相,孟庆芬.邃古宙氧气绿地:地球前期古地舆重塑的重要头绪[J].古地舆学报,2015,17(06):719-734.

[4]D.E. Canfield.THE EARLYHISTORY OF ATMOSPHERIC OXYGEN: Homage to Robert M. Garrels[J].Annual Review ofEarth and Planetary Sciences,2005,33:1-36.