一、 生鏽的地球

如果我們能夠回到25億年以前的地球，在太空俯瞰它的話，會發現整個地球都“生了鏽”。

生鏽的地球模擬圖

故事要從35億年前左右開始說起，那時候地球上可能已經出現了最初的光合細菌，這些光合細菌能夠利用水和二氧化碳合成碳水化合物並釋放出氧氣來。（ ）

這些氧氣在最開始並沒有能夠進入大氣中，而是進入了海水中，與海水中的二價鐵（Fe²⁺）反應，將這些二價鐵（Fe²⁺）氧化成為三價鐵（Fe³⁺）。（還記得嗎？在上一篇文章中我們說35億年前的海水可能是發綠的，這就是二價鐵導致的）

二價鐵的顏色

這種氧化的活動一直持續了10億年的時間，經過了10億年的時間，原始的光合細菌們產生的氧氣才把海洋中的二價鐵全部氧化完畢。

這時候，那些三價鐵（Fe³⁺）的氧化物因為不溶於水，從而沉澱在海底形成了沉積物，這些沉積物經過漫長的壓實和膠結最終變成岩石。這些變成岩石的三價鐵們在形成岩石後就成為了鐵礦，如今我們世界上鐵礦開採量中，大約有80%都是這種成因。這種成因的鐵礦被稱為：條帶狀含鐵建造。

條帶狀含鐵建造 圖/維基百科

被稱為條帶狀含鐵建造的原因就是因為它如上圖一般，是深淺相間的。為什麼呢？這其實也跟生命活動有關。在不利於光合細菌們生活的時候（比如低溫、火山爆發的火山灰遮擋太陽等），海洋中溶解的氧就會變少，三價鐵（Fe³⁺）的形成也就會減少，從而這一段時間內沉澱在海底的鐵就少，顏色就比較淺；而在 正常年份中，海水中氧氣含量比較高，沉澱的鐵就比較多，顏色也就比較深。

條帶狀含鐵建造細節

當海洋中的二價鐵終於被氧化完畢，海洋就再也吸收不了多少氧氣了，這些氧氣大量進入空氣中，迅速被帶往全世界各個角落。

這時候，地球的陸地上的鐵也被迅速氧化成為三價鐵，地表也就如同“生了鏽”一樣，紅彤彤的。

PS：我們如今看到的顏色發紅的岩石，比如大名鼎鼎的丹霞地貌，就是因為岩石中含鐵，這些鐵被氧化後就形成了豔麗的紅色。當然，切開的蘋果會變成黃褐色也是這個原因。

丹霞地貌

“生鏽”的蘋果

二、 大氣的變化

由光合細菌們生產的氧氣在消耗完海洋中的二價鐵後，大規模進入大氣，改變了大氣的成分。在地球最開始形成的時候，大氣成分可能與現在的火星或者是金星相似（二氧化碳含量超過90%，同時還含有少量甲烷），但是隨著氧氣的形成和生物們通過光合作用不斷消耗二氧化碳，導致了地球中二氧化碳含量的緩慢下降和氧氣含量的逐步增加。

稀薄的火星大氣中，二氧化碳超過95%

距今25-24億年左右，地球中氧氣含量達到了4%（現在是21%），這些氧氣深刻改變了地球的面貌：

1、 氧氣與大氣中的甲烷反應，消耗了甲烷。甲烷是一種重要的溫室氣體，消耗玩甲烷後，地球開始降溫，開始進入一個被稱為“休倫冰期”的時代（請期待下一篇。）

2、 氧氣進入大氣後，形成了臭氧層。臭氧層的形成後，擋住了大量的紫外線，生命再也不需要海洋的保護，有了走向陸地的可能。

南極臭氧空洞事件，大家應該都還記得

3、 氧氣含量的增加，使得生命逐漸適應富氧環境，打開了進化的新路徑。

三、 與生命一起進化的礦物

與環境一起變化的，還有礦物。

大氣中豐富的氧氣，帶來的礦物的極大豐富和色彩的千變萬化，最典型的一個例子就是孔雀石和藍銅礦了。

孔雀石，在初中化學課本中就能夠學到它的化學式：Cu2(OH)2CO3，化學名稱為鹼式碳酸銅。這是銅礦石被氧化後的產物，實際上就是銅鏽。

孔雀石礦物

銅器表面的銅鏽

藍銅礦，經常與孔雀石伴生在一起，化學式也差不多：Cu₃(OH)₂(CO₃)₂,這種礦物被稱為石青，與孔雀石一起都能夠做很好看的飾品。

與孔雀石共生的藍銅礦飾品

以上只是兩個簡單的與氧氣，與生命活動有關的例子，實際上，目前所知的4400種礦物 中，有2900種都與生命活動息息相關，所以實際上，並不是只有生命在進化，無生命的礦物們也在進化。