地球表面近四分之三被海洋覆蓋，從太空望去，它呈現出寧靜的“淡藍色點”景象。然而，一項于2025年2月發表在《自然》（Nature）雜志的研究指出，地球上的海洋并非一直呈現藍色。在數十億年前，它們可能呈現出一種獨特的綠色。這項研究不僅揭示了遠古時期地球環境的關鍵變化，也為我們理解地球生命起源和其他類地行星的可能生態提供了新視角。本文將帶你走進地球“綠海時代”的形成機制、背后的生物化學演化過程、以及未來海洋顏色可能發生的變化，探索這場跨越數十億年的色彩變奏。

一、“綠海”的起源：從鐵與光合作用談起****

研究指出，早在距今18億年至38億年前的太古宙和古元古宙，地球的海洋曾可能呈現出綠色。這一時期，陸地仍是一片荒涼的巖石和沉積物，生命僅限于海洋中的單細胞生物。而影響海洋顏色的關鍵因素，來自于兩種力量：鐵元素的輸入與光合作用的演化。當時，雨水侵蝕大陸巖石，將大量的鐵元素（Fe）帶入海洋中，海底火山也源源不斷地釋放鐵離子。這些鐵離子在海洋中積累，并與最早進化出來的光合生物發生反應。

這些最初的光合生物進行的是無氧光合作用——即在不產生氧氣的條件下利用太陽能制造能量。但隨著某些細菌，尤其是藍綠菌（盡管名為“藻類”，實為細菌）逐步演化出可以釋放氧氣的光合作用，地球化學環境迎來了巨大轉變。

氧氣最初被海水中的鐵“中和”——也就是說，氧與二價鐵離子結合形成三價鐵，并沉積下來，形成了著名的“條帶狀鐵建造”（banded iron formations）。這些巖層中紅黑相間的鐵質沉積正是早期氧氣逐步積累的“化石證據”。

二、綠色海洋的科學依據：從現代火山島說起

這項研究的啟發來源于日本硫磺島周圍的一片綠水區域。研究人員發現，這片水域的綠色來源于一種氧化鐵——三價鐵（Fe(III)），同時，藍綠菌在此地大量繁殖。關鍵在于藍綠菌所擁有的兩種光合色素：一是大家熟悉的葉綠素，吸收紅藍光，使植物呈現綠色；另一種則是藻紅素（phycoerythrobilin，簡稱PEB），它擅長吸收綠光。

研究團隊利用基因工程改造藍綠菌，使其含有藻紅素，并發現它們在綠色水域中生長得更快。這一發現提供了重要佐證：在遠古綠海環境中，攜帶藻紅素的生物更具競爭優勢，促進了其廣泛傳播。

計算機模擬進一步顯示，遠古光合作用釋放的氧氣足以將海洋中豐富的二價鐵氧化為三價鐵，形成懸浮的綠色氧化鐵顆粒，使海水呈現出淡綠色。

三、“綠色地球”的演化意義與生命密碼****

地球經歷的“綠海時代”可能長達15億年，占據了地球歷史的一半以上。相比之下，復雜生命的興起僅僅是最后十億年左右的事。

這段漫長的綠色時期，見證了地球化學環境的逐步變化和早期生命機制的適應與進化。藍綠菌的雙重色素系統也許正是應對不穩定光照環境的演化結果：在含鐵的綠色水域使用藻紅素，在清澈的現代海洋中依靠葉綠素。

這一發現不僅幫助我們更準確地描繪地球早期生態，還為尋找地外生命提供了新線索。如果其他行星從太空中呈現出“淡綠色點”的顏色，可能意味著它們正處于早期光合作用的發展階段，是潛在的宜居世界。

四、海洋顏色還能再變嗎？未來的多彩可能

研究者指出，海洋顏色深受水體化學成分與生態系統結構影響，未來地球的海洋也可能經歷顏色變化，甚至重返“綠海”或出現其他異色海洋。

例如：

· 紫色海洋：如果地球大氣中的氧氣含量顯著降低，同時火山活動加劇導致海水中硫含量升高，那么一種偏愛無氧、富硫環境的“紫色硫細菌”可能會占據主導地位，從而使海洋呈現紫色調。

· 紅色海洋：在強烈的熱帶氣候條件下，陸地巖石風化產生的紅色氧化鐵（赤鐵礦等）被大量沖刷或吹入海洋，可能使近岸海域呈現紅色。此外，某些特定類型的藻類在富營養化的水體中爆發性增殖，也能將大片海域染成紅色或棕紅色。

五、結語：顏色之變，生命之證

從地球綠海的遙遠記憶，到現代硫磺島的現實觀測，再到未來海洋顏色的推演，這項研究為我們揭示了一個令人著迷的事實：海洋顏色不僅是自然美感的呈現，更是地球化學演化與生命進化的密碼。

在天文學與太空探索日益推進的今天，理解地球色彩的歷史，也幫助我們更聰明地解讀遙遠星球的“信號”。綠色的海洋，不僅講述了地球的故事，也可能是另一個世界的生命起點。

正如科學家們所言：“在地質時間尺度上，地球上沒有任何事物是永久不變的。”海洋顏色的改變，或許正是我們認識生命與宇宙變遷的關鍵線索之一。

??海洋與濕地（oceanwetlands）（注：本文僅代表資訊，不代表平臺觀點。歡迎留言、討論。）

作者 | 劉博文

指導老師 | Samantha

排版 | ms

參考資料略

來源: 海洋與濕地