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西游记原著中大量的诗词段落都是原创的吗?

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并不是,有许多是“抄袭”。《西游记》校注作者李天飞对此有过考证和总结:

这简直就是《西游记》的规律,一个很好玩的现象:一首诗里,总有几句特别好,几句特别不好。只要看哪句诗好,去查一查,一定是抄来的。但他总不能全抄,总得自己配几句。

我年少时看四大名著,最爱玩味红楼梦里的大俗大雅的诗词,三国和水浒的诗词也多有妙笔,比如“大梦谁先觉”,“今日方知我是我”等,却独不爱西游里各种人物登场、打斗的诗词,感觉大部分都很冗余枯燥。

四大名著的原创诗词水平,我觉得可分三档,红楼梦独占鳌头,其次是水浒传、三国演义,西游记垫底。当然,你要把西游记的诗词当做修道密码书去看,那就不属于诗词鉴赏的范畴了。

以下转载李天飞先生原文:

西游记里四个树精爱聊诗不爱吃唐僧肉,为啥还要被砍倒?_翻书党_澎湃新闻 -The Paper

在荆棘岭木仙庵,四个树精和唐僧吟诗作赋,谈禅论道,并不想吃唐僧肉。这件事,在整部《西游记》里是从来没有过的。贫道曾八过,明朝就有人说了,这一回可能是后加的。其实就算不是后加的,也是拿来凑数的。因为这个故事和取经故事半点关系都没有,从头到尾就是个猜灯谜加赛诗会。

那位说,这几位树精的诗写得怎么样呢?实话说吧,不怎么样。放今天勉强看得过,放古代文人墨客那就是两个字:呵呵。一般的朋友,不了解旧体诗词的,还真容易被这几位树精的诗蒙住,以为多么好。

树精没大过错,为啥都被刨了?

先八一下几位树精的来历。唐僧在土地庙遇到了假扮土地的松树精,松树精把唐僧摄到了木仙庵:

却说那老者同鬼使,把长老抬到一座烟霞石屋之前,轻轻放下。与他携手相搀道:“圣僧休怕,我等不是歹人,乃荆棘岭十八公是也。因风清月霁之霄,特请你来会友谈诗,消遣情怀故耳。”

“十八公”,合起来是个“松”字。这原本是个三国的故事:三国时有个吴国人丁固,梦见肚子上长出一株松树,对人说:“‘松’字可拆为‘十八公’三字。过十八年,我应当被封为公。”后来果然做了司徒,司徒是古代重臣三公之一。梦见肚子上长出松树,十八年后就封为公,那要是梦见槐树……细思恐极。

然后其他三个树精陆续出场了,自报家门,一个叫孤直公,一个叫凌空子,一个叫拂云叟,十八公自号劲节。这又是几个谜语:

李白《古风三十二首》:“松柏本孤直,难为桃李颜。”所以柏树精号孤直公。

苏轼《王复秀才所居双桧二首》:“凛然相对敢相欺,直干凌云未要奇。”所以桧树精号凌空子。

杜甫《严郑公宅同咏竹》:“但令无剪伐,会见拂云长。”所以竹精号拂云叟。

南朝梁诗人范云《咏寒松》诗:“凌风识劲节,负霜知真心。”所以松树精号劲节。

然后他们开始作诗了,他们这诗各自作诗一首。句句都是讲的关于自己这树的典故,比如我们任选一首:

劲节孤高笑木王,灵椿不似我名扬。山空百丈龙蛇影,泉沁千年琥珀香。解与乾坤生气概,喜因风雨化行藏。衰残自愧无仙骨,惟有苓膏结寿场。

龙蛇,是松树的姿态;琥珀,是松香的化石。苓膏,是茯苓做的。茯苓,是寄生在松树根上的菌类植物。《淮南子·说山训》:“千年之松,下有茯苓。”所以这些东西,都是松树的专属 LOGO。

这首诗里哪两句最好呢?其实都能看出来,“解与乾坤生气概,喜因风雨化行藏”,因为它好,所以是一定是抄的!这就是《西游记》的规律。这两句抄的宋王公韶《老松》诗:“解与乾坤生气概,几因风雨长精神。”最后几个字为了押韵,改成“化行藏”了。

再看一首:

霜姿常喜宿禽王,四绝堂前大器扬。露重珠缨蒙翠盖,风轻石齿碎寒香。长廊夜静吟声细,古殿秋阴淡影藏。元日迎春曾献寿,老来寄傲在山场。

这首诗哪几句最好呢?当然是中间四句:“露重珠缨蒙翠盖,风轻石齿碎寒香。长廊夜静吟声细,古殿秋阴淡影藏”。那位说这几句不错呀!然而正因为好,也一定是抄的。前两句抄的是苏轼的:“露重珠璎蒙翠盖,风来石齿碎寒江。”后两句是温庭筠的《晋朝柏树》:“长廊夜静声疑雨,古殿秋深影胜云。”那句“四绝堂前大器扬”、“老来寄傲在山场”,一下子又落回到说书人的水平了!好吧,四绝堂,还勉强用了个典故,知道你是查过书的。湖南长沙道林寺,建有厅堂,珍藏沈传师和裴休(后改为欧阳询)的书法和宋之问、杜甫的诗歌,称为“四绝堂”,堂前有柏树,相传为晋名将陶侃所植。所以这里柏树精要用这个典故吹嘘,可是后面三个字“大器扬”,好不容易绷住的劲又泄没了!

唐僧的诗呢?那就更 low 了:

杖锡西来拜法王,愿求妙典远传扬。金芝三秀诗坛瑞,宝树千花莲蕊香。百尺竿头须进步,十方世界立行藏。修成玉像庄严体,极乐门前是道场。

这里“百尺竿头须进步”是一句常见禅宗话头,先不管。剩下的哪句好呢?当然是“金芝三秀诗坛瑞,宝树千花莲蕊香”。于是,好诗必属抄袭的规律再次显灵:这两句抄的金元好问《赠答普安师》:“金芝三秀诗坛瑞,宝树千花佛界春。”剩下的什么“愿求妙典远传扬”,这种大白话,才是这位作者的真实水平!

诗作成这样就别出来混了

于是我们看到唐僧和四老还互相吹捧,各自装 B:

凌空子吹孤直公:“好诗!好诗!真个是月胁天心!”

拂云叟一捧就是三个:“三公之诗,高雅清淡,正是放开锦绣之囊。”

唐僧最会说话,一捧就是四个:“众仙老之诗,真个是吐凤喷珠,游夏莫赞!”

这三句吹捧,一句比一句升级:月胁天心,说的是唐朝的顾况,他的诗“穿天心,出月胁”。放开锦绣之囊,说的是李贺,他有个盛诗的口袋(这两个人历史上当然是在玄奘之后)。“游夏莫赞”,说的是孔子!孔子作《春秋》,子游、子夏不能添改一个字。别说贫道看不下去,连清朝的黄周星都看不下去了,在后面批了一句:

四老之诗虽不佳,尚能敷衍成章。不似三藏打油。

意思就是:都不怎么样!他还批了一句:

概以斧斤从事,不弥觉已甚乎?道人笑曰:此无足怪,乃作歪诗之报耳!

意思是说,四位树精也没干什么坏事,为啥通通被砍倒,是不是太过分了?答曰:没什么奇怪,这就是做歪诗的报应!(唯一一首能看的,也就是杏仙的。黄周星给她定的级别是三等)。

所以这简直就是《西游记》的规律,一个很好玩的现象:一首诗里,总有几句特别好,几句特别不好。只要看哪句诗好,去查一查,一定是抄来的。但他总不能全抄,总得自己配几句。一般律诗都是中间两联因为要求对仗,比较难写,一头一尾可以勉强凑。所以这位作者一般都是抄中间两联,自己配一头一尾,可这一配就露馅了!因为这位作者,水平实在太 low。不但赶不上,就是硬配几句都配不来!比如给元好问的“金芝三秀诗坛瑞”,前一句配的居然是“愿求妙典远传扬”。出戏,滴汗……这这这水平,能是吴承恩?

吴承恩就这水平?

其他的故事呢?也一样啊!有人编过西游记诗词鉴赏辞典之类的东西,把其中的诗摇头晃脑品评一番,然后陶陶然地称赞:吴承恩啊,好厉害啊,不愧是大文豪啊。这眼光也是滴汗……其实他不知道,这些诗里多半是抄来的。

不信我们可以举几首诗,这是观音菩萨去五庄观救人参果树,作者给配的诗:

玉毫金象世难论,正是慈悲救苦尊。过去劫逢无垢佛,至今成得有为身。几生欲海澄清浪,一片心田绝点尘。甘露久经真妙法,管教宝树永长春。

贫道听过有人评论,哎呀,这诗好啊,一片心田绝点尘,形象地描绘出观音菩萨啊。其实这诗是抄的宋朝惟白的《文殊指南图赞》里的。原本是形容不动优婆夷的。原诗是:

夷夷相好世难伦,正是当年个女人。过去劫逢无垢佛,至今成得有为身。几生欲海澄清浪,一片心田绝点尘。求法既云未休歇,朱颜应不惜青春。

这就是把这首诗改了几个看上去和观音菩萨相关的词放上来而已。其实观音菩萨哪里有什么“劫逢无垢佛”、“欲海”……反正大面上看不出就是了。这是吴承恩的手底下的活?

类似的诗还有好多好多。所以贫道说这位作者只会编故事,并不善于写诗,大概就是个私塾先生水平。假如说是吴承恩写的话,那是不懂诗的人。吴承恩的水平比这个作者高多了!当时人称赞他:

《明堂》一赋,铿然金石。至于书记碑叙之文,虽不拟古何人,班孟坚、柳子厚之遗也。诗词虽不拟古何人,李太白、辛幼安之遗也。

称赞他诗写得像李白、辛弃疾。就刚才这就李白辛弃疾了?别逗了。

我们看看吴承恩真正的诗是什么水平?

……民灾翻出衣冠中,不为猿鹤为沙虫。坐观宋室用五鬼,不见虞廷诛四凶。野夫有怀多感激,抚事临风三叹息。胸中磨损斩邪刀,欲起平之恨无力!

十年尘梦绕中泠,今日携壶试一登。醉把花枝歌水调,戏书蕉叶乞山僧。青天月落江鼋出,绀殿鸡鸣海日升。风过下方闻笑语,自惊身在白云层。

对比一下就可以知道,如果不是故意装糊涂,把《西游记》的诗当作吴承恩写的,尤其是在要表现作者诗才的这种场合的诗,当成吴承恩写的,是断断说不过去的。我们翻翻《红楼梦》里各种诗会,曹雪芹替书中人物代写的诗,是个什么水平,就可以知道。单就写诗来说,吴承恩的水平,并不差于曹雪芹。何以《西游记》里就这么 low?所以只能说,吴承恩和《西游记》并没有什么关系。退一万步讲,就算有点关系,他也没有参加主要的创作!因为编故事还可以藏拙,写诗却是半点装不出的!一张嘴就能见你的底。

看看老祖宗的水平

荆棘岭故事,其实是一个传统的梗,这种梗叫谐隐故事。情节都是一样,一个人遇到一群妖怪,这些妖怪各自赋诗论文,在诗文里像猜谜一样透露出自己的身份。到最后,揭示谜底。贫道八过的双叉岭上特处士和寅将军,原型是《太平广记》里的牛精和虎精,就是这样的。这个最著名的故事,是《东阳夜怪录》。

《东阳夜怪录》说的一个叫成自虚的,在东阳驿碰上了几个人,安智高、卢倚马、朱中正、敬去文、奚锐金、苗介立等。各自吟诗作赋,天亮之后发现安智高是骆驼精(安=鞍)、卢倚马是驴精(盧 + 马=驢),朱中正是牛精(朱字的中间部分是个牛字),敬去文是狗精(敬 – 文=茍),奚锐金是鸡精(斗雞经常戴金属爪子)……且看看这些人作的诗,和四个树精简直不在一个档次:

骆驼精:第一首:拥褐藏名无定踪,流沙千里度衰容。传得南宗心地后,此身应便老双峰。第二首:为有阎浮珍重因,远离西国赴咸秦。自从无力休行道,且作头陀不系身。

鸡精:第一首:舞镜争鸾彩,临场定鹘拳。正思仙仗日,翘首仰楼前。第二首:养斗形如木,迎春质似泥。信如风雨在,何惮迹卑栖。

可谓经典的唐诗。关键是,还没有抄,都是作者为这些动物特配的!

捧杀经典其实是投机

贫道天天说《西游记》这里不好那里不好。其实今天很多研究西游的,好的地方见不到,不好的地方当成好。有的人,见不到理性的分析,对经典只能说好,不许说不好。

我们的旧体诗传统,建国后就一直处于中断状态,近些年才有所好转。所以,许多研究《西游记》的人,他自己既不会写诗,也没有最基本的眼光,判断不出《西游记》里诗的好坏。他们心里,有这样一个极保险的策略:反正《西游记》已经成为了全民性的经典,跟着说好总没错。反正吴承恩已经成为公认的作者,跟着吹捧总没错。有些人是真糊涂,有些人是揣着明白装糊涂。于是这也好,那也好,研究西游记的高超的诗词成就,研究吴承恩的卓越的小说思想。这其实不是研究学问,而是投机学问。老实不客气地说,这种品读名著的,和各路爱国小将都是一类人物。对于真正阅读我国的文学、理性地弘扬我们的传统,没有任何好处。

最后说一个小话题,有人说,就算不会写诗,肚子里知道这么多典故,也很厉害啊。为什么你李老道就一直说他不行?你写一个看看?其实这是不了解:不会写诗的古人,是怎么写诗的。古人有一种大杀器,它能让不会写诗的写出诗来,它的名字叫类书!

类书,顾名思义,就是按类编成的书,比如,可以按天、地、人、事、物来编。写首松树的诗吧,那就到“物”里的“植物”一类去找,“松”这个条目下,古往今来各种关于松树的典故、诗词、文章,都有。抄一抄,编一编,一首诗就出来了!今天人是内事不决问百度,外事不决问谷歌。古人是内事不决问黄历,外事不决问类书!一部类书在手,立马显得有学问多了!

清代大类书《渊鉴类函》“松”条
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「大氧化」事件的前世今生

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原创: 房晨曦 石头科普工作室 2019.05.29

在浩瀚的宇宙中,有无数天体在浮沉,亿万星球之中有一颗显得那么与众不同,那就是地球——目前人类发现的唯一一颗有生命存在的星球。

与地球漫长的演化史相比,人类的出现与繁盛也仅仅是相当于一天的最后一秒钟罢了。

如果把地球历史压缩到一天的长度

直到 23:58:43 才会出现人类得以生存繁衍,完全依赖于地球适宜的环境,尤其是相对于其它星球(比如月球,火星)适宜的大气成分和液态水的存在。

我们都知道目前的大气中氧气的含量大概占到四分之一。但是,在古老的地质历史时期,大气中的氧气含量又是如何呢?是保持不变还是剧烈的变化?

今天石头要介绍的的,就是地球的早期(古元古代)发生的氧气含量急剧升高事件——大氧化事件

大氧化事件(GOE)问题的产生

要谈论大氧化事件(GOE)问题的产生,首先我们要搞清楚“大氧化”发生之前地球的情况。

很难想象,地球,这颗蔚蓝的星球其实已经是46 亿岁的高龄了。

在它刚刚形成的几亿年里,就像是一个发脾气的小孩子,谁都不敢靠近——它的表面充斥着岩浆,火山,地震以及随时会在地面砸出如同鸟巢体育场一般大的陨石撞击事件

又成长了几亿年,它收敛了许多,温度也慢慢降了下来,逐渐在表面出现了海洋陆地,但是空气中依旧没有氧气,所以此时的地球还是光秃秃的看不到一丝绿色。

但很快的,在地球 22 亿岁的时候(距今24 亿年前),终于发生了一件让人庆幸的事,氧气大量出现了。这件事情改变了地球,它开始变得温柔,所以各种各样的动物植物开始出现,很快就几乎占据了地球表面的每一个角落。

而人类的出现,就像是不久前才发生的事,但这一物种的进化之快,可以说是一个奇迹,远远超过了当初与自然搏斗而并肩作战的动物们。

而如今,站在历史尽头和食物链顶端的我们,如何回头去追溯已经消失的地球历史呢?这就不得不去赞叹地球科学的魅力,地球科学家善于将今论古,他们甚至能从一块石头里推断出几十亿年来的沧海桑田,对于了解古老地球氧气的产生自然也不在话下。

故事得从 Preston Cloud 的研究说起。

Preston Cloud 先生在 1991 年结束了他精彩的一生,他这一生当过海军,打过工,上过夜校,也频繁地更换过高校任教,只为了满足自己突如其来的兴趣。

Preston Cloud(1912.9.26-1991.1.16) 杰出领域:地质年代,生命起源,寒武纪大爆发

他丰富的人生经历使得他总能从更宏观的角度去看待问题,在 1968 年他写下了人生中第一篇宏观著作《原始地球大气圈和水圈的演化》,在这里他证实了太古代(距今 25 亿年前)的大气氧含量很低。

那么,它是什么时候开始升高的?Cloud 百思不得其解,直到他想到了他三年前在明尼苏达大学工作时在安大略省南部休伦湖北部的攀岩经历。这里的岩石是被称为休伦超群的大型地质构造序列的一部分,其年龄从大约 25 到 22 亿年不等。

我们首先要知道,沉积岩石的形成是从下到上越来越年轻。Cloud 发现,这些年龄从大约 25 到 24 亿年的较老岩石中的河流沉积物中含有碎屑铀矿和黄铁矿(说明处于还原环境)。

这一点从他们各自的分子式就可以看出:铀矿理想分子式为 UO2,只有在还原条件下才能稳定存在,否则 U 会从 +4 价被氧化成 +6 价;同样,黄铁矿的分子式为 FeS2,说明在还原环境中存在,否则 Fe 会从 +2 价被氧化成 +3 价)。

但是在更年轻的岩石中,其中的铀矿和黄铁矿就消失了。Cloud 还注意到在层序上部(碎屑铀矿和黄铁矿之上)中发现的一些砂岩中显示特别强烈的红色,这些岩层被称为红层,说明存在有被氧化的三价铁。

休伦超群地层柱状图(据 Sekine et al(2011))

因为大气中氧气浓度升高时铀和黄铁矿被完全氧化掉而消失在地层中。而红层是含氧环境下在陆地风化的直接产物。

Cloud 以及后来的学者 Dick Holland 结合之前的这些证据提出了在大约 24 到 23 亿年前大气中的氧气浓度大幅度增加的观点。Holland 将其称为 “大氧化事件”,简称GOE

GOE 年龄的准确限定

我们已经知道大概在 24 亿年左右发生了大氧化事件,但是具体的时间还无法确定。

虽然地球科学动辄上亿年的尺度使得这门科学显得很不精确,但是相比地球历史来说,我们其实已经做得很好了。

但 24 亿年这个粗略的数字显然无法满足地球科学工作者,因为上面所说的含有碎屑铀矿和黄铁矿的岩石以及那些具有大陆红层的岩石在地质记录中并不是连续出现,所以年龄限定的自然就不准确。

于是,聪明的地球科学家想到一种更准确的办法,那就是硫同位素,James Farquhar 是研究硫同位素的功臣。

James Farquhar University of Maryland 杰出领域:火星陨石,S 同位素,地球早期历史

我们可能都听说过硫这种元素,平时也不少见,但是其实硫的家族里有四位兄弟 S-32,S-33,S-34 和 S-36,数字代表了每位成员的质量。

S-32 在家里地位最大,所以他在自然界含量也是最高的,由于他们质量不一样,所以他们的生活习性也不同,比较轻的总是更加活泼,所以我们用分馏程度来说明他们之间的差异。比如说对于 S-34 和 S-32,他们总是倾向进入不同的物质。

一般来说,兄弟们之间都会按照质量差异按比例分馏,一般来说 S-34 相对于 S-32 的分馏程度是 S-33 的两倍,因为(S-34)-(S-32)的质量差异是(S-33)-(S-32)的两倍。同理 S-36 相对于 S-32 的分馏程度是 S-34 的两倍。但一些特殊情况下则偏离此原理,可以用下式代表

公式并不重要,我们只要知道硫具有这两种不同的分馏性质就足够了。

James Farquhar 发现,在地球历史的不同时期产生的岩石样品,所包含的硫同位素分馏信息有差别,而这种差别就是从质量无关的分馏向质量相关的分馏转变。

地质历史时期硫同位素信号(据 Farquhar et al.,2003)

 

上图中横坐标是地球年龄,从 4000 到 0 表示地球从开始到现在,图中的黑点代表一个个样品数据,如果它对应纵坐标值为 0,说明就是正常的质量相关分硫,所以我们可以知道在阶段 1 时,出现了大量的质量无关的分馏。

James Farquhar 随后证明了这种反常的情况出现主要通过地球早期岩石被来自太阳光的紫外光照射而产生的,而后来又消失的原因是由于地球大气圈产生了臭氧层(是氧在平流层的一种形式)吸收了紫外光,所以这种反常分馏的消失就可以代表的氧气的大规模出现。

所以,我们最好的理解是大约在23.5 到 23 亿年前氧气大量出现了

这里重新限制了 GOE 的时间,但是又有新的问题需要解决,那就是导致 GOE 发生的原因是什么呢?

什么导致了 GOE 的发生?

关于产生 GOE 的原因,前人已经给出了许多猜想,其中最直接最简单的莫过于生物的光合作用了。

众所周知,植物和微生物(蓝藻)可以通过光合作用产生氧气,那我们如何去研究地质历史时期光合作用对大气的影响呢?目前最普遍的是利用岩石记录的碳同位素来进行约束。

这里来简要介绍一下碳同位素的作用。自然界中碳有两种主要化学形式:无机碳,就像大气层中的二氧化碳和水中的碳酸氢根离子(HCO3-);然后是有机碳,是构成生命的主要物质。无机碳主要从河流进入海洋,主要以碳酸氢盐形式进入海洋,并以有机碳,生命遗迹或某些类型的碳酸钙矿物的形式离开海洋,比如贝壳,珊瑚和石灰石。简而言之,碳以无机碳的形式进入海洋,最后以有机碳或无机碳的形式离开。

碳同位素家族也有两位重要的家庭成员 C-12 和 C-13,蓝藻和藻类等生物体产生的有机碳更富集 C-12,根据我们已经知道的碳同位素的分馏行为,这意味着周围海水中无机碳具有更少的 C-12,或者换句话说,它变得富含 C-13。从海洋中去除的有机碳越多,海洋中残留的无机碳 C-13 中就会富集,用同位素来表示即海水δC-13 越偏正

lomagundi 同位素事件显示的无机碳的同位素组成 (据 Canfield,2016)

Dick Holland 和他的同事 Juha Karhu 首次得出这一碳同位素偏移记录,并将它称为 lomagundi 同位素事件(地球历史上最大的碳同位素偏移),并将有机碳的埋藏视作产生 GOE 的氧气来源。貌似这个问题就这样解决了。

但是,如果仔细观察图表,可以看到碳同位素的正偏和 GOE 并不是完全对应,最近有研究也发现 Lomagundi 同位素偏移发生在 GOE 事件之后而不是在 GOE 期间。因此,我们不得不寻找其它可能产生 GOE 的原因。

Dick Holland(1927.5.27-2012.5.21)杰出领域:地球早期大气和海洋演化

思考其它可能会造成 GOE 的原因,我们不妨将目光向遥远的过去展望,即 GOE 事件之前更古老的过去,甚至在岩石形成之前的年期地球时期。

我们要知道地球是分层的,致密的地核之上包裹着厚厚的地幔,最外部才是我们生存的地壳,相对来说,地壳只有薄薄的一层。

太古代时其实通过有机碳和黄铁矿的埋藏,已经可以产生氧气,但氧气的含量非常低,主要是由于产生的氧气会与火山中产生的来自地幔的还原性气体(主要 H2)发生反应而消耗。那这些还原性气体的喷出速度很可能就是限制大氧化产生的原因。

我们要知道,H2 的喷出速度主要取决于地幔的性质,但地幔性质在地质历史时期几乎没有大的改变。

那么除此之外,H2 的喷出速度还应取决于地幔的粘性物质运动。我们都知道,地球从产生之初的大火球逐渐降温,使地球内部冷却,所以地幔粘度变大,运动缓慢,导致 H2 释放速率随时间减少 Dick Holland 和他的同事 Juha Karhu 首次得出这一碳同位素偏移记录,并将它称为 lomagundi 同位素事件(地球历史上最大的碳同位素偏移),并将有机碳的埋藏视作产生 GOE 的氧气来源。貌似这个问题就这样解决了。

但是,如果仔细观察图表,可以看到碳同位素的正偏和 GOE 并不是完全对应,最近有研究也发现 Lomagundi 同位素偏移发生在 GOE 事件之后而不是在 GOE 期间。因此,我们不得不寻找其它可能产生 GOE 的原因。

Dick Holland 对地幔氢通量与释放到大气中的氧速率的计算(据 Canfield,2016)

Dick Holland 也认识到了这种联系的重要性,并且试图预测地球内部 H2 通量的变化历史。上图中展示了在大约 27 亿至 2 亿年前的某个时候,氧气释放速率首先超过了氧气需求速率。这也许能为大氧化事件的产生提供合理的解释,目前来说,这种解释是被部分学者接受的。

 

本文主要基于 Canfield 所著《Oxygen:A Four Billion Year History》一书中部分章节内容,简要介绍“大氧化事件”这一科学问题发展的来龙去脉,目前对 GOE 的产生原因还在讨论之中,但地球科学的魅力就在于我们无法回到如此遥远的过去,亲自验证这些地质历史事件,所以地球科学家要有综合问题,剖析问题的能力以及出色的逻辑思维和丰富的想象力。

遥远的地质历史时期还有无数未知等待着我们去探索!

END

 

参考资料:
Canfield D E. Oxygen:A Four Billion Year History[M]. Princeton University Press, 2016.
Farquhar J, Bao H, Thiemens M. Atmospheric influence of Earth’s earliest sulfur cycle[J]. Science, 2000, 289(5480):756-759.
Farquhar J, Wing B A. Multiple sulfur isotopes and the evolution of the atmosphere[J]. Earth & Planetary Science Letters, 2003, 213(1-2):1-13.
Holland H D. Why the atmosphere became oxygenated: A proposal[J]. Geochimica Et Cosmochimica Acta, 2009, 73(18):5241-5255.
Karhu J A, Holland H D. Carbon isotopes and the rise of atmospheric oxygen[J]. Geology, 1996, 24(10):867.
Sekine Y, Suzuki K, Senda R, et al. Osmium evidence for synchronicity between a rise in atmospheric oxygen and Palaeoproterozoic deglaciation[J]. Nature Communications, 2011, 2(1):502.
图片来源于网络

撰稿:房晨曦

美编:江陵

 

石头科普工作室出品

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胃酸为什么是盐酸而不是硝酸?

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@gamemode 3 邀请,

估计你是从我在镜像问题中的回答找过来的吧?

胃酸为什么是盐酸而不是硫酸?

这个问题很有趣,我尽可能回答一下吧。因为我是学医出身而非生命科学专业,所以可能有些观点和知识掌握并不全面系统,谨在此抛砖引玉,欢迎有关专业的知友批评指正。

为防文长不看,先说结论:

1,硝酸容易引起化合价改变,影响生物体利用。

2,氮元素和硫元素对生命而言都是重要的战略性元素,不会拿来做胃酸的,这太不经济了。

3,把我的回答看完,我相信你不会后悔。

========文长不看的分界线,以下是详细回答=======

首先从化学角度讲

硝酸相比盐酸和硫酸而言,氧化性太强。做过中学化学实验就不难发现,硝酸处理的很多物质元素会发生化合价的变化,而且同时还可能伴随释放氮氧化物气体。硝酸之猛,往往会把很多种元素氧化至最高化合价,这就会给生物的利用造成很大负担。因为生物能够利用的元素化合价不一定是最高价态。举一个最简单的例子,铁元素广泛存在于血红蛋白中,其为 +2 价,而且肠道对 +2 价的亚铁离子吸收效率更高。

然后是生命科学 / 医学角度谈

这就不免要从生命起源说起了,而这恰好是一部壮丽的诗篇,每次想到这个过程都会内心汹涌澎湃。

地球诞生于 46 亿年前,诞生之初的地球表面温度可能高达 230℃,大气成分主要是水蒸气,甲烷和氢气。此后,随着原始热量通过不断的火山喷发耗散,同时地球内部可衰变物质逐渐耗竭,地球逐步冷却降温。

不知从哪一年开始,地表气温终于降至水的沸点以下,大气中无处不在的水蒸气汇聚成雨云,进而化作倾盆大雨,大量的液态水落在地表,于低洼处形成越来越大的水坑,进而汇合成原始的海洋。这片原始的海洋大约只有今日海洋面积的 1/10,盐分也比今天稍低。

38.5 亿年前,地球迎来了新的浩劫——影响整个太阳系的陨石雨,当时太阳系内的主要行星都被砸得坑坑洼洼。你可以用华为 P30pro 拍一下月亮,看看月亮表面那些至今残留的环形山体会一下当年陨石雨的猛烈。而这场星际“大雨”一下就是 0.5 亿年。

大家想象一下,地表火山喷发不断炽热的岩浆喷溅而出,火山灰被巨大的力量喷至数千米高;大气中密集的雨云相互摩擦产生巨量的闪电,裹挟着火山灰的雨水不停落下;高空中不停有陨石与大气摩擦,发出耀眼的光,拖着长长的尾巴:

冥古宙的地球

然而就是这地狱一般的环境,为生命的诞生打下了基础:

火山喷发不断把地幔内的元素带入大气层,雨云雷电的电能和彗星摩擦大气产生的热能促进大气中各种元素(主要是碳氢氮氧)的化合,最初的有机物就这样被合成出来了,包括氨基酸,嘌呤,嘧啶,核糖等,这些可以形成最初生命的物质被雨水带到地表,汇入彼时的原始海洋。因为氨基酸有特殊的鲜味,所以当年的海洋应该是一锅盐度低于今日海水,鲜味却爆表的浓汤。

而几十亿年后,人类用实验模型再现了原始地球有机物合成的过程——米勒 – 尤列实验。该实验由芝加哥大学的史坦利·米勒与加州大学圣地亚哥分校的哈罗德·尤列于 1953 年主导完成:

米勒 – 尤列实验示意图

科学家在一侧烧瓶中加入纯水模拟并通过加热使其形成水蒸气进入电击室,电击室内预充了氨气、甲烷、氢气这些原始大气中广泛存在的气体,电击模拟原始地球大气中无处不在的闪电,最后反应气体通过冷凝管收集,模拟降温后的原始地球广泛降雨。冷凝液流入收集管(模拟原始海洋)。最后在收集管中科学家发现了多种脂肪酸、氨基酸和尿素、尿酸等复杂有机物。这个实验有力的验证了亚历山大·欧帕林与 J. B. S. 霍尔丹的生命起源学说。

原始海洋浓汤熬好了,大量来自大气,由电击和陨石 – 大气摩擦合成的简单小分子有机物第一次遇到了来自海洋的卤族元素(如氯溴碘)、硫、磷和其他金属元素化合物。在漫长的时间里,来自大气的有机物和来自海洋的各种盐发生复杂的化学反应。分子结构部逐渐复杂,功能逐渐丰富,最终在距今 36 亿年前的某一天,嘌呤、嘧啶、核糖、磷酸被组合出一类神奇的链状分子——DNA 和 RNA。这种分子甚至还和周围无处不在的氨基酸发生了“友善互动”——引导氨基酸分子团结起来,形成了蛋白质:

两坨蛋白质夹住一条 RNA,并以 RNA 序列为蓝本合成肽链

而有些蛋白质甚至可以帮助 DNA/RNA 更高效的复制。

DNA 合成酶在快速复制 DNA

再后来,DNA/RNA 和蛋白质的“协作社”被脂质双分子包裹起来就形成了最原始的单细胞生命,这大致发生于 36 亿年前。而这些细胞逐渐不满足于从周围海水中摄取氨基酸——毕竟其他原始生命要跟你抢海水中的氨基酸,所以发展出自己合成氨基酸的能力,把溶解在海水中的氮化物摄取进来,通过氧化还原反应释放的能量 / 光能将氮化物(主要是硝酸根、亚硝酸根、尿素等含氮化合物)将氮元素转化为对生命意义更加重要的氨基酸 / 蛋白质。所以氮元素对于生命而言,是更加珍贵的战略性资源,对生命的生长和复制意义重大。生物学中有一个重要概念——氮循环,即氮元素在动植物、土壤、大气和细菌、真菌间的循环过程,一种元素被不同生物体反复循环利用,足见其对生命的重要意义。

生物学中有一个

现存的绝大多数动物都已经不再能利用大气和土壤中的氮元素,往往需要通过吃掉生产者(植物)和分解者(细菌、真菌等)来获得它们已经固定到氨基酸内的氮元素。植物大多数需要吸收土壤中的硝酸盐来获取氮元素。而豆科植物就更牛了,它们提供栖身之所和一些碳水化合物,让土壤中的根瘤菌住进来形成根瘤。根瘤菌安稳地住在根瘤里面吃喝不愁,就快速增殖并且不断把大气中的氮气转化为氨态氮供植物合成蛋白质。这就给了豆科植物以巨大的生存优势。可见利用好氮元素对生物的生存和兴旺意义多么重大。

而且在生命的进化过程中,为了应对环境射线 / 热量 / 有毒化合物对自己造成的损伤,生命需要很多含有还原性基团的物质对核酸和蛋白质的损伤进行快速有效的修复。这时候,巯基的作用就凸显出来。巯基由一个硫原子和一个氢原子构成,在受到氧化时可以两个巯基变为二硫键,同时释放两个氢和两个电子,用于还原 / 加氢反应。而加氢反应是典型的还原反应,对生命受到的氧化损伤有很好的补救作用。同时可以用于对有毒化合物的还原变性,使其极性 / 溶解度 / 生物活性等发生改变,从而影响其毒性。不仅如此,生命活动中日常的化学合成也需要用到还原剂,有些条件下的还原反应就需要巯基这种快速提供氢和电子的物质。生物体会合成大量的谷胱甘肽作为巯基的载体,负责及时还原氧自由基、结合重金属和还原毒素等作用。这些谷胱甘肽牺牲自己的巯基,保护重要功能性蛋白质的巯基,起到牺牲小我保全大我的作用。所以硫元素也就成了生命的另一种战略性元素,对生命应付复杂的生存环境意义重大

两分子还原型谷胱甘肽(GSH)被氧化为一份子谷胱甘肽(GSSG)
谷胱甘肽循环:左侧为谷胱甘肽接受来自 NADPH(还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)和氢离子的两个氢,形成两分子还原型谷胱甘肽。右侧为还原性谷胱甘肽将氧化物的过氧根还原为氧原子和水,同时两分子 GSH 结合为 GSSG

PS,这里提示一个小知识点。如果吃了含有重金属的东西,在去医院的路上快点喝些牛奶 / 生鸡蛋清也可以起到一定的解毒作用,为抢救争取时间。因为牛奶 / 生鸡蛋清中也有丰富的含巯基蛋白质,它们可以结合重金属离子,从而牺牲自己保护人体。

从上述两点就可见,硫元素和氮元素在体内都是以有机物形态,起到非常重要的作用——氮是蛋白质的基本构成元素,硫是蛋白质的重要功能元素。所以生物体拿氮和硫的无机化合物硝酸、硫酸做胃酸太不划算了。即便二者可以被回收再利用,那还需要一整套生物催化系统把它们再转化为有机态,这得消耗多少能量,占用多少蛋白质啊!生命在于繁殖,不在于折腾啊!

反倒是海水中的卤族元素——氯,廉价量又足。而且从生命诞生到演化的全过程中,-1 价氯离子一直就在生命体周围,可谓是地球生命的老朋友了。这位老朋友就微笑旁观着生命从无到有,从简单到复杂,却从不染指生命基础——蛋白质的任何结构或功能。反倒是细胞不断利用氯离子调整细胞内外的电解质平衡与电位平衡。

长期与氯离子打交道,生命也演化出了专门负责接送氯离子的蛋白质——氯离子通道。所以利用含氯的盐酸作为胃酸,不仅非常经济,而且生命早就轻车熟路,深谙氯离子请进来 – 送出去的套路,可谓非常熟练:

胃酸的分泌图示

回答为什么胃酸是盐酸,回顾的是生命诞生和演化的壮丽史诗。

所以朋友,当你再次因为胃酸过多而苦恼,请你嚼一片酸中和药的时候联想一下生命从无到有,从简单到复杂的过程,可能胃就不疼了。

PS,记得经常胃反酸胃痛要及时看医生啊!

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