Почему Земля так насыщена кислородом? Обнаружена новая «мантийная» связь

Руст-9Д/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Международная группа ученых недавно обнаружила значительную связь между ранней атмосферой Земли и химией ее глубокой мантии.

Они достигли этого, исследуя древнюю магму, образовавшуюся в зонах субдукции во время Великого события окисления (GOE), которое произошло от 2,1 до 2,4 миллиарда лет назад.

Результаты, опубликованные в журнале Nature 31 августа, дают важную информацию о геологической эволюции Земли и показывают, как недра Земли и ее мантия тесно связаны с изменениями в атмосфере.

Атмосфера Земли, которой мы дышим, на 21 процент состоит из кислорода. Однако задумывались ли вы когда-нибудь о том, где и когда возник этот важнейший элемент? Вот здесь-то и появляется недавнее исследование.

«Благодаря этим открытиям наше понимание древнего «дыхания» Земли сделало значительный шаг вперед. Оно не только дает важную информацию о геологической эволюции Земли, но также проливает свет на то, как глубина Земли и ее мантия тесно связаны с атмосферными изменениями», — заявил в пресс-релизе ведущий автор доктор Уго Морейра из Университета Монпелье.

«Это дает нам лучшее понимание взаимосвязи между внешними и внутренними резервуарами Земли».

Кроме того, она подчеркнула, что полученные результаты вызывают интригующие вопросы о роли кислорода в формировании истории Земли и создании условий, благоприятствующих жизни в том виде, в котором мы ее знаем.

Одно из ключевых открытий связано с ролью тектоники плит – процесса, посредством которого внешняя оболочка Земли смещается и меняет форму ее поверхности.

Несмотря на то, что о последствиях атмосферных изменений уже многое известно, понимание того, как эти изменения повлияли на мантию Земли, остается относительно неизученным.

Исследование было направлено на устранение этого разрыва путем изучения сложных взаимосвязей между глубокими недрами Земли и развивающейся атмосферой.

Расследование включало анализ древней магмы, кристаллизовавшейся до и после GOE. Эксперименты команды выявили переход от магмы с пониженными свойствами к магме с более высоким уровнем окисления.

Уго Морейра / Nature Geoscience

По их словам, эта трансформация была вызвана глубокой субдукцией окисленных отложений – остатков гор, подвергшихся выветриванию и эрозии.

Эти отложения были переработаны в мантию Земли посредством процессов субдукции, эффективно создавая путь для взаимодействия атмосферных элементов с мантией.

Последствия этого открытия распространяются и на наше понимание геологической эволюции Земли. Даже небольшие колебания уровня кислорода во время GOE могли спровоцировать усиление окисления определенных типов магмы.

Этот сдвиг, вероятно, способствовал изменениям в составе континентальной коры Земли и сыграл роль в формировании ценных рудных месторождений.

Исследовательская группа использовала передовые методы, включая анализ с использованием канала ID21 в Европейской установке синхротронного излучения во Франции.

Они исследовали состояние серы в минералах, заключенных в кристаллах циркона возрастом два миллиарда лет из бразильского пояса Минейро. Эти древние кристаллы действовали как капсулы времени, сохраняя подсказки о далеком прошлом Земли.

Команда отметила четкий переход: минералы, образовавшиеся до GOE, демонстрировали пониженное состояние серы, а те, которые были созданы позже, демонстрировали более окисленное состояние.

Последствия исследования не ограничиваются только научным пониманием. Оно открывает новые возможности для исследований, проливая свет на сложную взаимосвязь между геологическими процессами и атмосферными изменениями.

Соавтор профессор Крейг Стори из Портсмутского университета подчеркнул важность исследования, заявив, что оно предлагает «более глубокое понимание древнего прошлого Земли и его глубокой связи с развитием нашей атмосферы».