地球表面近四分之三被海洋覆盖，从太空望去，它呈现出宁静的“淡蓝色点”景象。然而，一项于2025年2月发表在《自然》（Nature）杂志的研究指出，地球上的海洋并非一直呈现蓝色。在数十亿年前，它们可能呈现出一种独特的绿色。这项研究不仅揭示了远古时期地球环境的关键变化，也为我们理解地球生命起源和其他类地行星的可能生态提供了新视角。本文将带你走进地球“绿海时代”的形成机制、背后的生物化学演化过程、以及未来海洋颜色可能发生的变化，探索这场跨越数十亿年的色彩变奏。

一、“绿海”的起源：从铁与光合作用谈起****

研究指出，早在距今18亿年至38亿年前的太古宙和古元古宙，地球的海洋曾可能呈现出绿色。这一时期，陆地仍是一片荒凉的岩石和沉积物，生命仅限于海洋中的单细胞生物。而影响海洋颜色的关键因素，来自于两种力量：铁元素的输入与光合作用的演化。当时，雨水侵蚀大陆岩石，将大量的铁元素（Fe）带入海洋中，海底火山也源源不断地释放铁离子。这些铁离子在海洋中积累，并与最早进化出来的光合生物发生反应。

这些最初的光合生物进行的是无氧光合作用——即在不产生氧气的条件下利用太阳能制造能量。但随着某些细菌，尤其是蓝绿菌（尽管名为“藻类”，实为细菌）逐步演化出可以释放氧气的光合作用，地球化学环境迎来了巨大转变。

氧气最初被海水中的铁“中和”——也就是说，氧与二价铁离子结合形成三价铁，并沉积下来，形成了著名的“条带状铁建造”（banded iron formations）。这些岩层中红黑相间的铁质沉积正是早期氧气逐步积累的“化石证据”。

二、绿色海洋的科学依据：从现代火山岛说起

这项研究的启发来源于日本硫磺岛周围的一片绿水区域。研究人员发现，这片水域的绿色来源于一种氧化铁——三价铁（Fe(III)），同时，蓝绿菌在此地大量繁殖。关键在于蓝绿菌所拥有的两种光合色素：一是大家熟悉的叶绿素，吸收红蓝光，使植物呈现绿色；另一种则是藻红素（phycoerythrobilin，简称PEB），它擅长吸收绿光。

研究团队利用基因工程改造蓝绿菌，使其含有藻红素，并发现它们在绿色水域中生长得更快。这一发现提供了重要佐证：在远古绿海环境中，携带藻红素的生物更具竞争优势，促进了其广泛传播。

计算机模拟进一步显示，远古光合作用释放的氧气足以将海洋中丰富的二价铁氧化为三价铁，形成悬浮的绿色氧化铁颗粒，使海水呈现出淡绿色。

三、“绿色地球”的演化意义与生命密码****

地球经历的“绿海时代”可能长达15亿年，占据了地球历史的一半以上。相比之下，复杂生命的兴起仅仅是最后十亿年左右的事。

这段漫长的绿色时期，见证了地球化学环境的逐步变化和早期生命机制的适应与进化。蓝绿菌的双重色素系统也许正是应对不稳定光照环境的演化结果：在含铁的绿色水域使用藻红素，在清澈的现代海洋中依靠叶绿素。

这一发现不仅帮助我们更准确地描绘地球早期生态，还为寻找地外生命提供了新线索。如果其他行星从太空中呈现出“淡绿色点”的颜色，可能意味着它们正处于早期光合作用的发展阶段，是潜在的宜居世界。

四、海洋颜色还能再变吗？未来的多彩可能

研究者指出，海洋颜色深受水体化学成分与生态系统结构影响，未来地球的海洋也可能经历颜色变化，甚至重返“绿海”或出现其他异色海洋。

例如：

· 紫色海洋：如果地球大气中的氧气含量显著降低，同时火山活动加剧导致海水中硫含量升高，那么一种偏爱无氧、富硫环境的“紫色硫细菌”可能会占据主导地位，从而使海洋呈现紫色调。

· 红色海洋：在强烈的热带气候条件下，陆地岩石风化产生的红色氧化铁（赤铁矿等）被大量冲刷或吹入海洋，可能使近岸海域呈现红色。此外，某些特定类型的藻类在富营养化的水体中爆发性增殖，也能将大片海域染成红色或棕红色。

五、结语：颜色之变，生命之证

从地球绿海的遥远记忆，到现代硫磺岛的现实观测，再到未来海洋颜色的推演，这项研究为我们揭示了一个令人着迷的事实：海洋颜色不仅是自然美感的呈现，更是地球化学演化与生命进化的密码。

在天文学与太空探索日益推进的今天，理解地球色彩的历史，也帮助我们更聪明地解读遥远星球的“信号”。绿色的海洋，不仅讲述了地球的故事，也可能是另一个世界的生命起点。

正如科学家们所言：“在地质时间尺度上，地球上没有任何事物是永久不变的。”海洋颜色的改变，或许正是我们认识生命与宇宙变迁的关键线索之一。

©️海洋与湿地（oceanwetlands）（注：本文仅代表资讯，不代表平台观点。欢迎留言、讨论。）

作者 | 刘博文

指导老师 | Samantha

排版 | ms

参考资料略

来源: 海洋与湿地