雖然遠古時代的海洋已經消失了，但其中發生的事件卻被記錄在岩石中。通過研究這些岩石，我們可以將地球的過去與現在和未來聯繫起來，對我們星球的歷史有了更深的了解。硝酸鹽會不會是藻類、花朵，甚至是你的鄰居的原因？一組來自弗吉尼亞理工大學的地球科學家發現了一些證據，表明答案可能是肯定的。

採集自華北的碳酸鹽岩石樣本

最近發表在《科學進展》上，該小組的研究結果顯示，在海洋真核生物–具有明確細胞核的生物獲得主導地位的時期，生物可利用的氮氣有所增加。複雜的真核細胞進化為多細胞生物，標誌著地球上生命歷史的一個重要轉折點，帶來了動物、植物和真菌的出現。

沉積地球化學副教授、該論文的共同作者Ben Gill說：”我們今天所處的位置，以及地球上的生命，是過去發生的所有事件的總和。而這是一個關鍵事件，我們從以原核生物為主的生態系統–比我們身體裡的細胞簡單得多的細胞–轉變為真核生物。如果這沒有發生，我們就不會有今天。”

以前的研究集中在磷在真核生物崛起中的作用，但是地球科學系的博士生和論文的主要作者康俊堯對氮在這一事件中扮演的角色感到好奇。

“這個數據是獨一無二的，因為新近紀早期的時間段，或者說10億年到8億年前的氮同位素數據幾乎是不存在的，”Kang說。

與中國南京的南京大學合作，Kang花了兩年時間，通過對華北克拉通的岩石樣本進行氮同位素分析，來了解是什麼推動了真核生物的崛起。該地區的岩石可以追溯到38億年前，曾經被海洋覆蓋。

“我們對真核生物何時在生態上獲得成功有一些粗略的想法，”地質生物學教授和論文合著者肖樹海說。”它們在那里以低調的狀態存在了很長時間，直到大約8.2億年前，它們才變得豐富起來。”

Kang從岩石樣本中提取數據，將其輸入一個更大的數據庫，並在跨越不同地理位置的較長時間範圍內進行分析，結果觀察到了硝酸鹽隨著時間上的上升，這發生在8億年前。

一個合作的國際方法是將這些新數據與生物事件聯繫起來的關鍵，最明顯的是真核生物的崛起。

Gill和Rachel Reid，也是理學院的地球化學家和論文的共同作者，通過資源提供關鍵的分析，包括弗吉尼亞理工大學地球科學穩定同位素實驗室的質譜儀。一個與質譜儀相連的元素分析儀使研究人員能夠從樣品中提取純氮氣進行分析。他擅長重建我們星球上現在和過去的化學循環。他與古生物學家合作，研究保存在地質記錄中的生命記錄，並研究哪些潛在的環境驅動因素可能使整個歷史上的生命發生變化。里德通常將她的研究集中在地球更近期的事件上，她有一個特殊的機會為這些古代化石提供她的氮同位素專業知識。

南京大學的地球化學家張飛是該論文的第四位合著者。張提供了關於在硝酸鹽含量增加的時期海洋中可獲得多少氧氣的見解。

弗吉尼亞理工大學的所有作者都是弗拉林生命科學研究所全球變化中心的附屬成員，其中Kang是全球變化界面研究生項目的博士研究員。該中心匯集了來自不同學科的專家，以解決這些複雜的全球挑戰，並培養下一代的領導者。

曾幫助挖掘和研究世界各地一些最古老化石的肖說，這種類型的研究讓他對未來的發現充滿希望。團隊成員期待著與美國宇航局在未來的資助上進行合作，比如支持他們目前研究的外生物計劃。

他還歸功於弗吉尼亞理工大學的大學圖書館對開放性出版物的支持，如《科學進展》，以提供經過審查的研究選題，免費提供給讀者。

肖說：”我們可以從古代的氮同位素組成中把這些點聯繫起來，然後進入下一步，推斷出有多少硝酸鹽可供生物體使用。然後我們將其與化石數據聯繫起來，以顯示出其中的關係。”

雖然古代海洋早已消失，但古代海洋中發生的事情被記錄在岩石中，研究這些岩石提供了一個從我們地球的歷史到現在和未來的聯繫。

“地質學家看岩石的原因就像股票交易員在決定賣出或買入股票時看道瓊斯曲線一樣。寫在岩石上的地質歷史為我們提供了關於未來全球變化的重要背景，”肖說。