Кэнфилд океан

Модель океана Кэнфилда была предложена геохимиком Дональдом Кэнфилдом для объяснения состава океана в среднем и позднем протерозое .

История

В статье, опубликованной в 1998 году в журнале Nature , ^{[ 1 ]} Кэнфилд утверждал, что глубокий океан был бескислородным и сульфидным (также известным как эвксиновый ) во времена « Скучного миллиарда» (1,8–0,8 миллиарда лет назад (Gya)), и что эти условия прекратили отложение минералов богатых железом полосчатых железных образований. (BIF) в океанических отложениях. До появления теории океана Кэнфилда считалось, что океан, полностью насыщенный кислородом во время Великого события окисления (GOE; ~ 2,46 Гя), был механизмом, который прекратил отложение BIF. ^{[ 2 ]}

Формирование

К концу GOE уровень кислорода в атмосфере достигал 10% от современного уровня. ^{[ 3 ]} В этих условиях глубокий океан, вероятно, оставался бы бескислородным. Однако в атмосфере было достаточно кислорода, чтобы облегчить выветривание сульфатсодержащих земных минералов, доставляя сульфат (SO ₄^2-) в океан через сток . ^{[ 4 ]} Затем сульфат восстанавливался микроорганизмами с образованием сероводорода (H ₂ S):

${\ce {2CH2O + SO4^2- -> H2S + 2HCO3^-}}$

К 1,8 Гя, сульфид (S ^2-) концентрации были достаточно высокими, чтобы осаждать железо из глубин океана путем связывания с железом с образованием пирита (FeS ₂ ), что эффективно прекращало образование BIF. ^{[ 1 ]}

Доказательство

Большинство доказательств существования эвксинного состояния океана основано на соотношениях стабильных изотопов, обнаруженных в записях отложений. Например, δ ³⁴S , или измерение ³⁴Песок ³² составляла около 40 ‰ . Концентрация S по сравнению со стандартом во время «Скучного миллиарда» ^{[ 4 ]} А д ³⁴Значение S выше 45 ‰ будет свидетельствовать о полностью насыщенном кислородом океане, а значение δ ³⁴Значение S ниже 5‰ будет означать бескислородную атмосферу. ^{[ 4 ]}

В своей статье Кэнфилд также использовал коробчатую модель , чтобы объяснить, как могли образоваться промежуточные океаны или океаны, которые окислены лишь частично. ^{[ 1 ]} Модель показывает, что, если предположить, что уровень питательных веществ был где-то рядом с современным уровнем, уровень кислорода в атмосфере должен был быть намного выше в конце GOE, чтобы полностью насытить кислородом океан.

Научный спор

Существуют некоторые споры по поводу устойчивости крупномасштабной эвксинии. ^{[ 5 ]} Эвксиновые условия приведут к истощению запасов необходимых для жизни металлов, таких как молибден и медь . Это предотвратило бы высокие темпы первичной продукции , необходимые для формирования эвксинных океанов. ^{[ 5 ]} Действительно, данные сланцевых записей показали, что концентрация молибдена в океане составляла менее 1/5 от сегодняшней концентрации в океане. ^{[ 6 ]}

См. также

Бескислородное событие - исторические события истощения кислорода в океанах Земли.
Гипоксия – условия или уровни низкого содержания кислорода.
Скучный миллиард - история Земли, 1,8–0,8 миллиарда лет назад.
Массовое вымирание – повсеместное и быстрое сокращение биоразнообразия на Земле.
Стратификация океана - расслоение океанской воды из-за разницы в плотности.
Пермско-триасовое вымирание - самое серьезное вымирание на Земле.
Эффект Зюсса - химический признак горения ископаемого топлива в атмосфере.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Кэнфилд, Делавэр (1998). «Новая модель химии протерозойского океана» . Природа . 396 (6710): 450–453. Бибкод : 1998Natur.396..450C . дои : 10.1038/24839 . S2CID 4414140 .
^ Клауд, П. (1 июня 1972 г.). «Действующая модель первобытной Земли» . Американский научный журнал . 272 (6): 537–548. дои : 10.2475/ajs.272.6.537 . ISSN 0002-9599 .
^ Осса Осса, Франц; Спангенберг, Хорхе Э.; Беккер, Андрей; Кениг, Стефан; Стюкен, Ева Э.; Хофманн, Аксель; Поултон, Саймон В.; Йерпан, Айеркен; Варас-Реус, Мария И.; Эйкманн, Бенджамин; Андерсен, Мортен Б.; Шенберг, Ронни (2022). «Умеренный уровень оксигенации на поздней стадии Великого события окисления Земли» . Письма о Земле и планетологии . 594 : 117716. doi : 10.1016/j.epsl.2022.117716 . hdl : 10481/78482 . S2CID 251150500 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Анбар, AD; Нолл, АХ (16 августа 2002 г.). «Химия и эволюция протерозойского океана: биоинорганический мост?» . Наука . 297 (5584): 1137–1142. дои : 10.1126/science.1069651 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 12183619 . S2CID 5578019 .
^ Jump up to: ^а ^б Кендалл, Брайан; Анбар, Ариэль Д.; Капплер, Андреас; Конхаузер, Курт О. (20 апреля 2012 г.), Нолл, Эндрю Х.; Кэнфилд, Дональд Э.; Конхаузер, Курт О. (ред.), «Глобальный железный цикл» , «Основы геобиологии » (1-е изд.), Wiley, стр. 65–92, doi : 10.1002/9781118280874.ch6 , ISBN 978-1-118-28081-2 , получено 16 апреля 2023 г.
^ Скотт, К.; Лайонс, ТВ; Беккер, А.; Шен, Ю.; Поултон, Юго-Запад; Чу, X.; Анбар, AD (2008). «Прослеживание ступенчатой оксигенации протерозойского океана» . Природа . 452 (7186): 456–459. дои : 10.1038/nature06811 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 18368114 . S2CID 205212619 .

[Canfield_19982-1] Jump up to: ^а ^б ^с Кэнфилд, Делавэр (1998). «Новая модель химии протерозойского океана» . Природа . 396 (6710): 450–453. Бибкод : 1998Natur.396..450C . дои : 10.1038/24839 . S2CID 4414140 .

[2] Клауд, П. (1 июня 1972 г.). «Действующая модель первобытной Земли» . Американский научный журнал . 272 (6): 537–548. дои : 10.2475/ajs.272.6.537 . ISSN 0002-9599 .

[3] Осса Осса, Франц; Спангенберг, Хорхе Э.; Беккер, Андрей; Кениг, Стефан; Стюкен, Ева Э.; Хофманн, Аксель; Поултон, Саймон В.; Йерпан, Айеркен; Варас-Реус, Мария И.; Эйкманн, Бенджамин; Андерсен, Мортен Б.; Шенберг, Ронни (2022). «Умеренный уровень оксигенации на поздней стадии Великого события окисления Земли» . Письма о Земле и планетологии . 594 : 117716. doi : 10.1016/j.epsl.2022.117716 . hdl : 10481/78482 . S2CID 251150500 .

[:0-4] Jump up to: ^а ^б ^с Анбар, AD; Нолл, АХ (16 августа 2002 г.). «Химия и эволюция протерозойского океана: биоинорганический мост?» . Наука . 297 (5584): 1137–1142. дои : 10.1126/science.1069651 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 12183619 . S2CID 5578019 .

[:1-5] Jump up to: ^а ^б Кендалл, Брайан; Анбар, Ариэль Д.; Капплер, Андреас; Конхаузер, Курт О. (20 апреля 2012 г.), Нолл, Эндрю Х.; Кэнфилд, Дональд Э.; Конхаузер, Курт О. (ред.), «Глобальный железный цикл» , «Основы геобиологии » (1-е изд.), Wiley, стр. 65–92, doi : 10.1002/9781118280874.ch6 , ISBN 978-1-118-28081-2 , получено 16 апреля 2023 г.

[6] Скотт, К.; Лайонс, ТВ; Беккер, А.; Шен, Ю.; Поултон, Юго-Запад; Чу, X.; Анбар, AD (2008). «Прослеживание ступенчатой оксигенации протерозойского океана» . Природа . 452 (7186): 456–459. дои : 10.1038/nature06811 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 18368114 . S2CID 205212619 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]