Το οξυγόνο της γης προήλθε από μια απροσδόκητα βαθιά και καυτή πηγή, σημειώνει η μελέτη: ScienceAlert

0

Η ποσότητα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης την καθιστά κατοικήσιμο πλανήτη.

Το είκοσι ένα τοις εκατό της ατμόσφαιρας αποτελείται από αυτό το ζωογόνο στοιχείο. Αλλά στο βαθύ παρελθόν — ήδη από τη σύγχρονη εποχή, πριν από 2,8 έως 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια — Αυτό το οξυγόνο σχεδόν απουσίαζε.

Πώς λοιπόν η ατμόσφαιρα της Γης οξυγονώθηκε;

Η έρευνά μαςδημοσιευτηκε σε Φυσικές Επιστήμες της Γηςπροσθέτει μια δελεαστική νέα πιθανότητα: ότι τουλάχιστον μέρος του πρώιμου οξυγόνου της Γης προήλθε από μια τεκτονική πηγή μέσω της κίνησης και της καταστροφής του φλοιού της Γης.

Αρχαϊκή γη

Ο αρχαίος αιώνας αντιπροσωπεύει το ένα τρίτο της ιστορίας του πλανήτη μας, από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν έως 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Αυτή η παράξενη γη ήταν ένας καλυμμένος υδάτινος κόσμος πράσινοι ωκεανοίτυλιγμένο μέσα ομίχλη μεθανίου, και στερείται παντελώς πολυκυτταρικής ζωής. Μια άλλη παράξενη πτυχή αυτού του κόσμου είναι η φύση της τεκτονικής του δραστηριότητας.

Στη σύγχρονη Γη, η κυρίαρχη τεκτονική δραστηριότητα ονομάζεται τεκτονική πλακών, όπου ο ωκεάνιος φλοιός – το πιο εξωτερικό στρώμα γης κάτω από τους ωκεανούς – βυθίζεται στον μανδύα της Γης (την περιοχή μεταξύ του φλοιού και του πυρήνα της Γης) σε σημεία συνάντησης που ονομάζονται ζώνες βύθισης.

Ωστόσο, υπάρχει μεγάλη συζήτηση για το εάν η τεκτονική των πλακών επανήλθε στην αρχαϊκή εποχή.

Ένα χαρακτηριστικό των πρόσφατων ζωνών καταβύθισης είναι η συνδεσιμότητα τους οξειδωμένο μάγμα.

Αυτό το μάγμα σχηματίζεται όταν οξειδωμένα ιζήματα και νερά του βυθού – κρύα, πυκνά νερά – σχηματίζονται κοντά στον πυθμένα του ωκεανού. εισάγεται στον μανδύα της Γης. Αυτό παράγει μάγμα που έχει υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο και νερό.

READ  Άλλος ένας δάσκαλος! Το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb ολοκληρώνει την πρώτη ευθυγράμμιση πολλών οργάνων

Η έρευνά μας στοχεύει να ελέγξει εάν η απουσία οξειδωτικών στα νερά και τα ιζήματα του βυθού των Αρχαίων μπορεί να αποτρέψει το σχηματισμό οξειδωμένων μάγματος.

Ο εντοπισμός τέτοιου μάγματος σε νέα πυριγενή πετρώματα θα μπορούσε να αποδείξει ότι η καταβύθιση και η τεκτονική των πλακών συνέβησαν πριν από 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια.

Εμπειρία

Συλλέξαμε δείγματα πετρωμάτων γρανίτη ηλικίας 2.750 έως 2.670 εκατομμυρίων ετών από όλη την υποπεριοχή Abitibi Wawa της Άνω Επαρχίας – τη μεγαλύτερη διατηρημένη αρχαϊκή ήπειρο που εκτείνεται σε περισσότερα από 2.000 χιλιόμετρα (1.243 μίλια) από το Γουίνιπεγκ, στην Μανιτόμπα, μέχρι το μακρινό . Κεμπέκ.

Αυτό μας επέτρεψε να διερευνήσουμε το επίπεδο οξείδωσης του μάγματος που παράγεται σε όλη τη νέα εποχή.

Η μέτρηση της κατάστασης οξείδωσης αυτών των πυριγενών πετρωμάτων – που σχηματίζονται μέσω της ψύξης και της κρυστάλλωσης μάγματος ή λάβας – είναι πρόκληση. Τα γεγονότα μετά την κρυστάλλωση μπορεί να έχουν τροποποιήσει αυτά τα πετρώματα μέσω παραμόρφωσης, ταφής ή επακόλουθης θέρμανσης.

Έτσι, αποφασίσαμε να ρίξουμε μια ματιά στο Ο ορυκτός απατίτης Βρίσκεται στο κρύσταλλα ζιργκόν σε αυτούς τους βράχους.

Οι κρύσταλλοι ζιργκόν μπορούν να αντέξουν σε ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις για γεγονότα μετά την κρυστάλλωση. Διατηρούν στοιχεία για τα περιβάλλοντα στα οποία σχηματίστηκαν αρχικά και παρέχουν ακριβείς ηλικίες για τους ίδιους τους βράχους.

Μικροσκοπικοί κρύσταλλοι απατίτη πλάτους μικρότερου από 30 μικρά—όσο το μέγεθος ενός ανθρώπινου κυττάρου δέρματος— παγιδεύονται στους κρυστάλλους ζιργκόν. περιέχουν θείο. Μετρώντας την ποσότητα θείου στον απατίτη, μπορούμε να προσδιορίσουμε εάν ο απατίτης έχει αναπτυχθεί από οξειδωμένα μάγματα.

Καταφέραμε να μετρήσουμε διαφυγή οξυγόνου του αρχικού μάγματος του αρχαίου – που είναι βασικά πόσο ελεύθερο οξυγόνο περιέχει – χρησιμοποιώντας μια εξειδικευμένη τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία απορρόφησης ακτίνων Χ κοντά στη δομή του χείλους (S-XANES) στην προηγμένη πηγή φωτονίων του Synchrotron Εθνικό Εργαστήριο Argonne στο Ιλινόις.

READ  Νέα βακτήρια στο μέγεθος και το σχήμα των βλεφαρίδων σχεδόν καταγράφουν το μέγεθος των βλεφαρίδων

παράγει οξυγόνο από το νερό;

Βρήκαμε ότι η περιεκτικότητα σε θείο του μάγματος, η οποία αρχικά ήταν περίπου μηδενική, αυξήθηκε στα 2.000 ppm πριν από περίπου 2.705 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό δείχνει ότι το μάγμα έχει γίνει πλούσιο σε θείο.

Επιπλέον, το Επικράτηση του S6 + – ένας τύπος ιόντος θείου – στον απατίτη Πρότεινε ότι το θείο ήταν από οξειδωμένη πηγή, πανομοιότυπη Δεδομένα από κρυστάλλους ζιρκονίου υποδοχής.

Αυτά τα νέα ευρήματα δείχνουν ότι τα οξειδωμένα μάγματα σχηματίστηκαν στη σύγχρονη εποχή, πριν από 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Τα δεδομένα δείχνουν ότι η έλλειψη διαλυμένου οξυγόνου στις αρχαϊκές δεξαμενές δεν εμπόδισε τον σχηματισμό πλούσιων σε θείο, οξειδωμένων μάγματος στις ζώνες βύθισης.

Το οξυγόνο σε αυτό το μάγμα πρέπει να προήλθε από άλλη πηγή και τελικά απελευθερώθηκε στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων.

Βρήκαμε ότι η εμφάνιση αυτών των οξειδωμένων μάγματος συσχετίζεται με σημαντικά γεγονότα ανοργανοποίησης χρυσού στην Άνω Επαρχία και το Yilgarn Craton (Δυτική Αυστραλία), αποδεικνύοντας μια σύνδεση μεταξύ αυτών των πλούσιων σε οξυγόνο πηγών και του σχηματισμού κοιτασμάτων μεταλλεύματος παγκόσμιας κλάσης.

Οι επιπτώσεις αυτού του οξειδωμένου μάγματος ξεπερνούν την κατανόηση της πρώιμης γεωδυναμικής της Γης. Παλαιότερα, πιστευόταν ότι το αρχαίο μάγμα ήταν απίθανο να οξειδωθεί, όταν είναι νερό του ωκεανού Και το Βράχοι ή ιζήματα στον πυθμένα του ωκεανού δεν έχει υπάρξει.

Αν και ο ακριβής μηχανισμός δεν είναι ξεκάθαρος, η εμφάνιση αυτού του μάγματος δείχνει ότι η διαδικασία της βύθισης, κατά την οποία το νερό των ωκεανών μεταφέρεται εκατοντάδες χιλιόμετρα στον πλανήτη μας, παράγει ελεύθερο οξυγόνο. Αυτό στη συνέχεια οξειδώνει τον άνω μανδύα.

READ  Οι κομητείες με τα υψηλότερα ποσοστά εμβολιασμού βλέπουν περισσότερα κρούσματα COVID-19 σε σύγκριση με τους λιγότερους εμβολιασμούς

Η μελέτη μας δείχνει ότι η καταβύθιση των Αρχαίων μπορεί να είναι ένας απροσδόκητος ζωτικός παράγοντας στην οξυγόνωση της Γης, πρώιμα Το οξυγόνο αναπνέει πριν από 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια επισης Το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης, όπου το ατμοσφαιρικό οξυγόνο αυξήθηκε κατά 2% από 2,45 σε 2,32 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Από όσο γνωρίζουμε, η Γη είναι το μόνο μέρος στο ηλιακό σύστημα -παρελθόν ή παρόν- με ενεργή τεκτονική πλακών και καταβύθιση. Αυτό υποδηλώνει ότι αυτή η μελέτη θα μπορούσε να εξηγήσει εν μέρει την έλλειψη οξυγόνου και, τελικά, τη ζωή σε άλλους βραχώδεις πλανήτες και στο μέλλον.Συνομιλία

David MallΜεταδιδακτορικός Συνεργάτης, Επιστήμες της Γης, Laurentian University; Άνταμ Τσαρλς ΣάιμονArthur Thornow, καθηγητής Γης και Περιβαλλοντικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο του ΜισιγκανΚαι το Xuyang MengΜεταδιδακτορικός Συνεργάτης, Επιστήμες Γης και Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο του Μισιγκαν

Αυτό το άρθρο έχει αναδημοσιευτεί από Συνομιλία Κάτω από την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το Το αρχικό άρθρο.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *