圖片僅作示意（素材來源：pixabay）
從宇宙中看太陽系，很難不被我們所居住的這顆藍色星球所吸引。地球約七成的表面積都是海洋，在海洋的映襯下，整個地球展現出淡淡的藍色調。
“這一抹淡淡的藍色，是生命搖籃的一種隱喻”，來自日本名古屋大學的研究團隊在最近發表於《自然·生態與演化》（Nature Ecology & Evolution）上的一篇論文的第一段中寫道。
但緊接著，他們又提出了一個疑問：“只有藍色的行星才有孕育生命的潛力嗎？”
在這項研究中，他們發現一些證據表明——地球的海洋曾經是綠色的，而這可能是原始生命，甚至外星生命的標誌。
圖片來源：Nagoya University
“2021年，當我第一次想到地球的海洋曾經可能是綠色的時候，我陷入了深深的自我懷疑，”領導這項研究的科學家松尾太郎說，“但現在，經過多年的研究，我們將地質學和生物學的新發現像拼圖一樣拼湊在一起後，我曾經的懷疑的東西如今變成了我的信念。”
沒有氧氣的時光
時間回到約24億年前，那個時期的地球發生了一件影響深遠的大事——“大氧化事件”（Great Oxidation Event）——讓當時地球上的大部分生命都滅絕了。
那之前，地球上還沒有氧氣，地球上的生命都是進行無氧呼吸的微生物。不過漸漸的，以藍藻為主的能進行光合作用的先驅出現了，它們利用太陽輻射光解水產生分子氧，極大地改變了地球大氣的組成，同時也影響了氣候。當時的絕大多數厭氧生命都不適應這樣的變化，於是很快地滅絕了。不過，隨後更復雜的需氧生命形式也得以開始在地球上繁榮發展，最終有了我們的今天。
現代的植物主要透過葉綠素捕捉陽光，從而完成光合作用。葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍紫光，而對綠光吸收最少，因此植物通常呈現綠色。然而，藍藻卻演化出了一套不同的光捕捉系統——藻膽體（phycobilisome），主要由藻膽蛋白組成，可以透過藻膽素（phycobilins）來吸收光的能量並進行光合作用。基因分析顯示，一些藍藻擁有一種名為藻紅蛋白（phycoerythrin）的特殊藻膽蛋白，能夠有效吸收綠光。而研究者認為，這很可能是因為，這些藍藻的祖先曾經生活在以綠光為主的環境中。
綠色的光
他們推測，起初地球大氣裡缺乏氧氣，也沒有臭氧層過濾紫外線。因此，藍藻等最早的光合自養生物只能生活在遠離海面的較深區域，以躲避紫外線的傷害。而當時，地球海洋中含有大量的亞鐵離子，它們來源於海底熱泉（hydrothermal vent）系統。隨著最早的藍藻等生物開始進行光合作用產生氧氣，海洋中的亞鐵離子逐漸被氧化為氫氧化鐵顆粒。
圖片來源：原論文
儘管這些氫氧化鐵顆粒不溶於水，但它們可能非常小（直徑小於100奈米），能夠懸浮在表層海水中。在氫氧化鐵顆粒的作用下，海水錶層形成了一個能有效遮蔽有害紫外線的區域，讓藍藻得以遷移到此生存。
而這些氫氧化鐵顆粒的存在同時也改變了能夠穿透海水的光的波長。它主要吸收藍光和紅光，並透射綠光，導致該區域內的海水環境以綠色為主。因此，生活在此的藍藻，演化出了能在綠光條件下進行光合作用的特性。
隨後又經歷了許多年，地球上的氧氣越來越多，臭氧層也逐漸成型，同時海水中的氫氧化鐵也因為各種原因漸漸減少（比如沉澱在海底）。光合自養生物主要能利用的光變成了白光，藍藻適應了各種條件遍佈整個地球，更復雜的植物開始出現並繁衍壯大，海洋也變成了如今我們所熟悉的藍色。
不同時期的藍藻生活環境（圖片來源：原論文）
綠色海洋象徵生命？
事實上，如今的許多藍藻，尤其是陸地藍藻，它們的藻膽體中已經不再具備藻紅蛋白，因為它們不再需要在綠光環境下進行光合作用。但在光線較暗的水下環境中，藻紅蛋白仍然在許多微生物的光合作用中發揮著關鍵作用——這可能仍是綠色海洋時代的珍貴遺產。
這項研究揭示了地球表面環境與光合生物之間錯綜複雜的平衡。其發現表明，光合生命的出現導致了地球環境的變化，而這反過來促進了光合生物的進一步進化，展現了生命與地球之間的共同演化。
2023年在日本硫磺島的實地考察中，松尾堅定了對地球海洋曾經是綠色的信念，於是有了如今的這篇論文。“從船上，我們可以看到周圍的海水因氫氧化鐵而呈現出獨特的綠色光澤，就像我想象中的地球曾經的樣子。”松尾表示。
硫磺島的綠色海洋（圖片來源：松尾太郎/Nagoya University）
松尾還表示，這項研究或許有助於人類尋找外太空生命。因為這項研究表明，綠色海洋或許可以作為行星上存在原始生命的跡象。除了如今地球般的淡藍色，科學家也可以透過尋找遙遠類地行星上是否有綠色海洋，從而尋找系外生命的跡象。
以後的海洋顏色
除此之外，這項研究還給了我們一個重要啟示，那就是地球的海洋顏色可能會隨著時間而發生改變。曾經它是綠色，如今它是藍色，那麼以後呢？
英國倫敦瑪麗王后大學（Queen Mary University of London）的環境與可持續發展資料科學教授塞德里克·M·約翰（Cédric M. John）在The Conversation上的一篇文章中提到這項研究時，展開了暢想。
地球的未來有很多種可能，環境可能朝著各種方向變化，而這也可能導致未來地球的海洋變成不同的顏色。比如，約翰表示，假如以後因為火山活動等因素，讓地球上的硫含量變得很高，就可能導致海洋中的紫色硫細菌占主導地位（purple sulphur bacteria），讓地球的海洋呈現紫色。
又或者，在極端的熱帶氣候條件下，陸地岩石風化出紅色氧化鐵，並被河流或風帶到海洋中，就可能讓海洋變成紅色。
“從地質時間尺度來看，沒有什麼是永恆的，因此海洋顏色的變化是不可避免的。”約翰寫道。
參考連結：
https://www.nature.com/articles/s41559-025-02637-3#code-availability
https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result-en/2025/03/20250326-01.html
https://theconversation.com/earths-oceans-once-turned-green-and-they-could-change-again-253460
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