Наука

Глубоко внутри Земли найден скрытый резервуар кислорода

NSR: силикатный расплав при высоком давлении удерживает избыток кислорода
1200 800 600 400 600 600 200 200 895 505

Международная группа исследователей показала, что магма может удерживать значительно больше кислорода, чем предполагают обычные расчеты ее химического состава. Способность усиливается под давлением и может влиять на обмен кислородом между недрами и поверхностью Земли. Работа опубликована в журнале National Science Review.

Кислород широко распространен в земной коре и мантии, но обычно его содержание в силикатных расплавах определяют через количество и заряд других элементов. Авторы проверили, способен ли расплав дополнительно поглощать кислород, выступающий самостоятельным компонентом системы.

В лаборатории синтетический базальт нагревали до 1200–1800 градусов Цельсия при давлении вплоть до семи гигапаскалей. Для создания богатой кислородом среды использовали оксид платины. После быстрого охлаждения полученное стекло анализировали, учитывая в том числе воду и углекислый газ.

При атмосферном давлении избытка кислорода почти не было, а при семи гигапаскалях его содержание превышало 5% массы образца. В опытах без добавленного источника кислорода показатели были значительно ниже. Поэтому результат описывает возможности расплава в определенных условиях, а не содержание кислорода в любой природной магме.

Спектроскопия не обнаружила признаков того, что дополнительный кислород просто заперт в газовых пузырьках. Компьютерное моделирование также показало возможность его включения в структуру расплава, в том числе с образованием связей между атомами кислорода.

По мере подъема магмы давление падает, и ее способность удерживать такой компонент уменьшается. Авторы предполагают, что высвобождение кислорода могло участвовать в окислении верхней мантии и коры, а при подходящих условиях — влиять и на атмосферу.

Одна из обсуждаемых гипотез связывает этот механизм с масштабным древним вулканизмом и ростом атмосферного кислорода. Однако исследование не устанавливает, сколько кислорода природные магмы действительно доставляли к поверхности и какая его доля попадала в атмосферу. Для оценки этого вклада потребуются дополнительные данные.

Ранее ученые связали землетрясение на Камчатке с возможным извержением вулкана.