一、 生锈的地球

如果我们能够回到25亿年以前的地球，在太空俯瞰它的话，会发现整个地球都“生了锈”。

生锈的地球模拟图

故事要从35亿年前左右开始说起，那时候地球上可能已经出现了最初的光合细菌，这些光合细菌能够利用水和二氧化碳合成碳水化合物并释放出氧气来。（ ）

这些氧气在最开始并没有能够进入大气中，而是进入了海水中，与海水中的二价铁（Fe²⁺）反应，将这些二价铁（Fe²⁺）氧化成为三价铁（Fe³⁺）。（还记得吗？在上一篇文章中我们说35亿年前的海水可能是发绿的，这就是二价铁导致的）

二价铁的颜色

这种氧化的活动一直持续了10亿年的时间，经过了10亿年的时间，原始的光合细菌们产生的氧气才把海洋中的二价铁全部氧化完毕。

这时候，那些三价铁（Fe³⁺）的氧化物因为不溶于水，从而沉淀在海底形成了沉积物，这些沉积物经过漫长的压实和胶结最终变成岩石。这些变成岩石的三价铁们在形成岩石后就成为了铁矿，如今我们世界上铁矿开采量中，大约有80%都是这种成因。这种成因的铁矿被称为：条带状含铁建造。

条带状含铁建造 图/维基百科

被称为条带状含铁建造的原因就是因为它如上图一般，是深浅相间的。为什么呢？这其实也跟生命活动有关。在不利于光合细菌们生活的时候（比如低温、火山爆发的火山灰遮挡太阳等），海洋中溶解的氧就会变少，三价铁（Fe³⁺）的形成也就会减少，从而这一段时间内沉淀在海底的铁就少，颜色就比较浅；而在 正常年份中，海水中氧气含量比较高，沉淀的铁就比较多，颜色也就比较深。

条带状含铁建造细节

当海洋中的二价铁终于被氧化完毕，海洋就再也吸收不了多少氧气了，这些氧气大量进入空气中，迅速被带往全世界各个角落。

这时候，地球的陆地上的铁也被迅速氧化成为三价铁，地表也就如同“生了锈”一样，红彤彤的。

PS：我们如今看到的颜色发红的岩石，比如大名鼎鼎的丹霞地貌，就是因为岩石中含铁，这些铁被氧化后就形成了艳丽的红色。当然，切开的苹果会变成黄褐色也是这个原因。

丹霞地貌

“生锈”的苹果

二、 大气的变化

由光合细菌们生产的氧气在消耗完海洋中的二价铁后，大规模进入大气，改变了大气的成分。在地球最开始形成的时候，大气成分可能与现在的火星或者是金星相似（二氧化碳含量超过90%，同时还含有少量甲烷），但是随着氧气的形成和生物们通过光合作用不断消耗二氧化碳，导致了地球中二氧化碳含量的缓慢下降和氧气含量的逐步增加。

稀薄的火星大气中，二氧化碳超过95%

距今25-24亿年左右，地球中氧气含量达到了4%（现在是21%），这些氧气深刻改变了地球的面貌：

1、 氧气与大气中的甲烷反应，消耗了甲烷。甲烷是一种重要的温室气体，消耗玩甲烷后，地球开始降温，开始进入一个被称为“休伦冰期”的时代（请期待下一篇。）

2、 氧气进入大气后，形成了臭氧层。臭氧层的形成后，挡住了大量的紫外线，生命再也不需要海洋的保护，有了走向陆地的可能。

南极臭氧空洞事件，大家应该都还记得

3、 氧气含量的增加，使得生命逐渐适应富氧环境，打开了进化的新路径。

三、 与生命一起进化的矿物

与环境一起变化的，还有矿物。

大气中丰富的氧气，带来的矿物的极大丰富和色彩的千变万化，最典型的一个例子就是孔雀石和蓝铜矿了。

孔雀石，在初中化学课本中就能够学到它的化学式：Cu2(OH)2CO3，化学名称为碱式碳酸铜。这是铜矿石被氧化后的产物，实际上就是铜锈。

孔雀石矿物

铜器表面的铜锈

蓝铜矿，经常与孔雀石伴生在一起，化学式也差不多：Cu₃(OH)₂(CO₃)₂,这种矿物被称为石青，与孔雀石一起都能够做很好看的饰品。

与孔雀石共生的蓝铜矿饰品

以上只是两个简单的与氧气，与生命活动有关的例子，实际上，目前所知的4400种矿物 中，有2900种都与生命活动息息相关，所以实际上，并不是只有生命在进化，无生命的矿物们也在进化。