Biosphere expansion drives Earth’s secular oxygenation while tectonics modulate oxygen variability revealed by machine learning

生物圈 超大陆 地球科学 地质学 古生物学 海洋化学 沉积岩 构造学 火山 早期地球 大气氧 天体生物学 氧气 地质记录 板块构造 生态系统 地球系统科学 环境科学 生物地球化学 黄铁矿 生态学 生物地球化学循环 海洋学 海洋环流 痕迹化石 海底扩张 火山气体 大陆边缘 气候变化 大气科学 碳循环 全球变化 古气候学 缺氧(环境)
作者
Zhenjie Zhang,Dong-Jie Tang,Qiu-Ming Cheng
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:123 (12): e2536681123-e2536681123
标识
DOI:10.1073/pnas.2536681123
摘要

The rise of atmospheric oxygen fundamentally transformed Earth's surface environment and enabled the evolution of complex life. However, the processes driving long-term oxygen fluctuations remain poorly resolved, partly from limited proxy resolution and temporal coverage. Trace element (TE) concentrations in sedimentary pyrite offer a robust archive of redox conditions in ancient oceans and their linkage to atmospheric oxygen levels. Here we integrate high-resolution geochemical data from pyrite grains spanning 3.5 billion years with machine learning to reconstruct atmospheric oxygen evolution. We identify two coherent TE groups representing redox-sensitive and hydrothermal influences. Our results reveal that the long-term, secular trend of atmospheric oxygen is tightly coupled with biosphere expansion, whereas superimposed short-term fluctuations are influenced by tectonic events, including supercontinent assembly and breakup. Specifically, we show that primary oxygenation events (GOE and NOE) correlate strongly with biological expansion. Episodes of prolonged oxygenation broadly overlap with continental assembly, reflecting enhanced weathering, nutrient fluxes, and organic carbon burial, whereas supercontinent breakup phases are commonly associated with more reducing conditions, likely linked to increased volcanic emissions and diminished net biospheric oxygen. This reconstruction not only refines the temporal dynamics of Earth's redox evolution but also highlights the interconnected roles of biological productivity, tectonics, ocean chemistry, and Earth-system processes in shaping planetary habitability. These findings provide a comprehensive framework for understanding Earth's atmospheric evolution and inform models of environmental change on early Earth and other habitable planets.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
花卷完成签到,获得积分10
1秒前
诚心金渐基完成签到 ,获得积分10
1秒前
薄荷心完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
5秒前
斜阳完成签到 ,获得积分10
9秒前
sherry完成签到 ,获得积分10
9秒前
Wang发布了新的文献求助10
11秒前
LN完成签到,获得积分10
11秒前
孤狼Wwe完成签到,获得积分10
17秒前
张图门完成签到 ,获得积分10
19秒前
冰河完成签到 ,获得积分10
20秒前
506407完成签到,获得积分10
22秒前
yan259完成签到 ,获得积分10
24秒前
hefang完成签到,获得积分10
24秒前
Leo完成签到 ,获得积分10
25秒前
虚心的幻梅完成签到 ,获得积分10
26秒前
左丘映易完成签到,获得积分0
26秒前
从容谷菱完成签到 ,获得积分10
28秒前
魔幻怜容完成签到 ,获得积分10
28秒前
小羊咩完成签到,获得积分0
36秒前
奋斗诗云完成签到 ,获得积分10
40秒前
麦田麦兜完成签到,获得积分10
41秒前
沈惠映完成签到 ,获得积分10
42秒前
牛黄完成签到 ,获得积分10
42秒前
wmz完成签到 ,获得积分10
50秒前
舟舟完成签到 ,获得积分10
58秒前
笑点低涟妖完成签到 ,获得积分10
59秒前
aaaa完成签到 ,获得积分10
1分钟前
玖月完成签到 ,获得积分0
1分钟前
He完成签到 ,获得积分10
1分钟前
喵了个咪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
呆橘完成签到 ,获得积分10
1分钟前
托托完成签到,获得积分10
1分钟前
机智的孤兰完成签到 ,获得积分10
1分钟前
crazy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lasfjas完成签到,获得积分10
1分钟前
丰富的归尘完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ada阿达完成签到,获得积分10
1分钟前
Beyond095完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7290557
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8909741
关于积分的说明 18857043
捐赠科研通 6957951
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3209151
关于科研通互助平台的介绍 2378930
邀请新用户注册赠送积分活动 2184884