Кисень міг з’явитися в атмосфері завдяки магмі: Вчені зробили несподіване відкриття

Розплавлена порода глибоко під поверхнею Землі могла накопичувати значні обсяги кисню, а під час підняття магми цей газ вивільнявся в атмосферу. На думку міжнародної команди науковців, такий процес мільярди років тому міг відіграти важливу роль у формуванні атмосфери, придатної для життя. Про це повідомляє РБК-Україна з посиланням на дослідження, опубліковане в науковому журналі Oxford Academic NSR, передають Патріоти України.

Як давні вулкани могли збагатити атмосферу киснем

Раніше геологи вважали, що кисень у мантії Землі переважно міцно зв’язаний з іншими хімічними елементами, зокрема кремнієм і залізом. Однак нові лабораторні експерименти показали, що за надзвичайно високого тиску магма здатна поглинати додатковий кисень.

Причому він може перебувати в розплавленій породі як окрема газова складова, подібно до води або вуглекислого газу.

Дослідники припускають, що під час руху магми до поверхні тиск зменшується. Через це порода втрачає здатність утримувати великі обсяги газів і починає їх вивільняти. Таким чином, давні вулканічні процеси могли стати одним із джерел кисню в атмосфері.

Як науковці перевіряли гіпотезу

Для експериментів учені створили штучний аналог океанічної вулканічної породи та додали до нього оксид платини, щоб отримати середовище з високим вмістом кисню.

Зразки нагрівали до температури від 1200 до 1800 градусів Цельсія у спеціальних пресах. Результати виявилися несподіваними: за звичайного атмосферного тиску надлишкового кисню в породі майже не було, однак за максимального тиску його кількість перевищила 5% від маси зразка.

Йшлося про тиск близько 6,9 гігапаскаля, що приблизно відповідає 69 тисячам атмосфер.

За допомогою спектроскопії та комп’ютерного моделювання дослідники встановили, що кисень не просто утворює бульбашки всередині розплавленої породи. Він може вбудовуватися в її структуру на атомному рівні завдяки формуванню особливих хімічних зв’язків.

Чи могли вулкани наповнити киснем усю атмосферу

Автори дослідження пов’язують своє відкриття з подіями, які відбувалися на Землі приблизно 2,5–2 мільярди років тому. У цей період на планеті формувалися великі магматичні провінції — території, де відбувалися масштабні виверження та виливалися величезні обсяги лави.

За розрахунками науковців, якби магма того часу вивільнила надлишковий кисень у кількості лише 0,27% від власної маси, цього могло б вистачити, щоб забезпечити киснем усю сучасну атмосферу Землі.

Дослідники вважають, що виявлений механізм може допомогти пояснити, як на ранній Землі накопичувався кисень. Водночас це запропоноване науковцями пояснення одного з можливих джерел атмосферного кисню, а не остаточне розв’язання питання про його походження.