科学探索|新研究揭示在生命进化过程中地球上出现的更多恶劣环境新研究揭示在生命进化过程中

根据利兹大学一项新的计算机模拟，在过去24亿年的很长一段时间里，地球可能比科学家之前认为的更不适合生命居住。利用一个最先进的气候模型，研究人员现在认为到达地球表面的紫外线（UV）辐射水平可能被低估了，实际的紫外线水平可能高出十倍。

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紫外线辐射是由太阳发出的，可以损害和破坏生物上重要的分子，如蛋白质。过去的24亿年代表了生物圈发展的一个重要篇章。大气中的氧气水平从几乎为零上升到一定数量，浓度不断波动，但最终在大约4亿年前达到现代的浓度。在这一时期，更复杂的多细胞生物和动物开始在陆地上定居。
领导这项研究的利兹大学博士研究员Gregory Cooke说，这些发现提出了关于紫外线辐射对进化影响的新问题，因为许多生命形式已知会受到强剂量的紫外线辐射的负面影响。
【科学探索|新研究揭示在生命进化过程中地球上出现的更多恶劣环境】他表示：“我们知道，如果生命暴露在过多的紫外线辐射中，会产生灾难性的影响。例如，它可以引起人类的皮肤癌。一些生物体有有效的防御机制，许多生物体可以修复紫外线辐射造成的一些损害。”
Cooke补充说：“虽然增加的紫外线辐射量不会阻止生命的出现或进化，但它可能作为一种选择压力，能够更好地应对更大量的紫外线辐射的生物体会获得优势。”

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到达地球的紫外线辐射量受到大气层中臭氧的限制，研究人员将其描述为“......生命最重要的分子之一”，因为它在紫外线辐射进入地球大气层时起到吸收作用。臭氧的形成是阳光和化学反应的结果--其浓度取决于大气中的氧气水平。
在过去的40年里，科学家们认为，当大气中的氧气水平相对于目前的大气水平达到约1%时，臭氧层就能够保护生命免受有害的紫外线辐射影响。
新的建模挑战了这一假设。它表明所需的氧气水平可能要高得多，也许是目前大气水平的5%到10% 。因此，有一些时期，地球表面的紫外线辐射水平要大得多，而这可能是地球历史上大部分时间的情况。
Cooke称：“如果我们的建模表明了地球含氧历史中的大气情况，那么在超过10亿年的时间里，地球可能一直沐浴在比以前认为的更强烈的紫外线辐射中。”
“这可能对生命的进化产生了惊人的影响。我们并不确切知道动物是何时出现的，也不知道它们在海洋或陆地上遇到了什么环境。然而，根据氧气浓度的不同，动物和植物可能面临比今天的世界更恶劣的环境。我们希望在未来能够探索我们的结果对进化的全部影响。”
该结果还将导致对系外行星大气层的新预测。某些气体的存在，包括氧气和臭氧，可能表明存在地外生命的可能性，这项研究的结果将有助于对其他世界的表面条件的科学理解。