Međunarodni tim naučnika otkrio je važnu vezu između rane Zemljine atmosfere i hemije njenog dubokog omotača.
Studija, koju su vodili istraživači sa Univerziteta u Portsmutu i Univerziteta u Monpeljeu, baca novo svetlo na evoluciju života na našoj planeti i porast atmosferskog kiseonika.
Tim je istraživao magme nastale u drevnim zonama subdukcije, gde delovi Zemljine kore tonu nazad u plašt, od ključnog trenutka u istoriji Zemlje – Velikog događaja oksidacije (GOE). Ovaj događaj, za koji se procenjuje da se dogodio između 2,1 i 2,4 milijarde godina, bio je vremenski period kada su se nivoi kiseonika u Zemljinoj atmosferi brzo povećavali i transformisali život i okruženje na Zemlji.
Međutim, bilo je malo istraživanja o tome kako su atmosferske promene ostavile traga na Zemljinom omotaču.
Nova studija, objavljena u časopisu Nature Geoscience, ispitala je ulogu tektonike ploča – proces kojim se spoljašnja ljuska naše planete pomera i preoblikuje njenu površinu – u kruženju i razmeni elemenata između atmosfere, Zemljine površine i dubokog omotača. Do sada su pouzdane metode za razumevanje ovih interakcija bile neuhvatljive.
Proučavajući magme pre i posle GOE, tim je otkrio prelazak sa redukovane na više oksidovane magme. Ovo je bilo rezultat duboke subdukcije oksidisanih sedimenata sa planina transformisanih u sedimente tokom vremenskih uticaja i erozije koji su zatim reciklirani u plašt kroz procese subdukcije – otkrivajući kako je recikliranje sedimenata obezbedilo atmosferski pristup plaštu.
Ovo otkriće implicira da su ovi „duhovi“ kiseonika možda promenili omotač doprinoseći povećanoj oksidaciji kalkalno-alkalne magme, menjajući sastav kontinentalne kore i dovodeći do formiranja rudnih naslaga na Zemlji.
Glavni autor, dr Hugo Moreira sa Univerziteta u Monpeljeu i gostujući istraživač na Univerzitetu u Portsmutu, rekao je: „Sa ovim nalazima, naše razumevanje drevnog ‘daha’ Zemlje napravilo je značajan korak napred. Ne samo da pruža ključne uvide u geološku evoluciju Zemlje, ali takođe baca svetlo na to kako su duboka Zemlja i njen omotač blisko povezani sa atmosferskim promenama.Omogućava nam bolje razumevanje odnosa između spoljašnjih i unutrašnjih rezervoara Zemlje.
„Štaviše, postavlja fascinantna pitanja o ulozi koju je kiseonik igrao u oblikovanju istorije naše planete i uslovima koji su utrli put životu kakav poznajemo.
Istraživački tim je koristio liniju snopa ID21 u Evropskom postrojenju za sinhrotronsko zračenje u Francuskoj da analizira stanje sumpora u mineralima pronađenim u kristalima cirkona starim dve milijarde godina iz pojasa Mineiro u Brazilu, koji su delovali kao vremenske kapsule, čuvajući svoj originalni sastav. Otkrili su da minerali iz magme koje su kristalisale pre GOE imaju smanjeno stanje sumpora. Međutim, nakon GOE-a, oni su postali više oksidirani.
Dr Moreira je rekao: „Fugativnost kiseonika u plaštu, jednostavnim rečima, je mera sposobnosti kiseonika da pokreće hemijske reakcije u magmi i ključna je za razumevanje vulkanske aktivnosti i formiranja rude. Međutim, u prošlosti nam je nedostajao pouzdan način da pratimo promene ovog parametra za drevne delove istorije Zemlje—do sada.
„Ona pruža moćno oruđe za razumevanje odnosa između spoljašnjih i unutrašnjih rezervoara Zemlje. Specijacija sumpora i fugatnost magme su dinamički parametri koji se mogu menjati tokom puta magme od formiranja do kristalizacije. Dok je naša studija razmatrala faktore kao što su pritisak i temperatura, dalje analize su potrebno da se prati kompletan ‘put fugacitnosti’ od generisanja magme do konačne kristalizacije.“
Koautor profesor Craig Storei, profesor geologije na Univerzitetu u Portsmutu, rekao je: „Naša studija otvara uzbudljive nove puteve istraživanja, nudeći dublje razumevanje drevne prošlosti Zemlje i njene duboke veze sa razvojem naše atmosfere. da razmislimo o pitanjima o evoluciji tipova magme tokom vremena i zamršenoj interakciji između tektonike ploča i atmosferskih ciklusa.“
Dr Moreira je dodao: „Dok nastavljamo da istražujemo misterije Zemljine geološke istorije, jedno je sigurno — ispod površine ima još mnogo toga da se otkrije.“
U studiji su učestvovali istraživači sa Univerziteta u Portsmutu, Univerziteta u Brestu, Monpeljeu i Univerziteta Sorbona (Francuska), Federalnog univerziteta Ouro Preto i Univerziteta u Sao Paulu (Brazil) i Evropskog centra za sinhrotronsko zračenje.
