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.