Como oceanos antigos de magma podem ter aumentado os níveis de oxigênio da Terra
Reações químicas envolvendo ferro podem ter aumentado compostos ricos em oxigênio no manto
Simone Marchi, NASA
Podemos ter oceanos antigos de magma para agradecer pelo ar respirável da Terra.
Logo após a formação do planeta, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, o manto de alguma forma ficou muito mais rico em oxigênio do que era originalmente. Essa rocha começou a vazar moléculas como dióxido de carbono e água na atmosfera pobre em oxigênio - ajudando a impulsionar condições adequadas para a vida cerca de 2 bilhões de anos antes do Grande Evento de Oxidação , quando a quantidade de oxigênio molecular na atmosfera disparou ( SN: 2 / 6/17 ).
A causa dessa transição química no manto tem sido um mistério. Agora, novos experimentos de laboratório sugerem que as reações químicas que envolvem o ferro nos oceanos de magma da Terra adiantaram o equilíbrio químico do manto em favor de compostos mais ricos em oxigênio , relatam pesquisadores na Science de 30 de agosto.
"Isso é mais do que uma curiosidade química. ... É profundamente importante, porque realmente prepara o cenário para toda a evolução subsequente da Terra", diz Jonathan Tucker, geoquímico da Instituição Carnegie para Ciência em Washington, DC, que não participou do projeto. trabalhos. "O estado de oxidação da Terra e dos planetas em geral é um fator muito, muito importante para controlar a habitabilidade."
Logo após a formação do planeta, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, o manto de alguma forma ficou muito mais rico em oxigênio do que era originalmente. Essa rocha começou a vazar moléculas como dióxido de carbono e água na atmosfera pobre em oxigênio - ajudando a impulsionar condições adequadas para a vida cerca de 2 bilhões de anos antes do Grande Evento de Oxidação , quando a quantidade de oxigênio molecular na atmosfera disparou ( SN: 2 / 6/17 ).
A causa dessa transição química no manto tem sido um mistério. Agora, novos experimentos de laboratório sugerem que as reações químicas que envolvem o ferro nos oceanos de magma da Terra adiantaram o equilíbrio químico do manto em favor de compostos mais ricos em oxigênio , relatam pesquisadores na Science de 30 de agosto.
"Isso é mais do que uma curiosidade química. ... É profundamente importante, porque realmente prepara o cenário para toda a evolução subsequente da Terra", diz Jonathan Tucker, geoquímico da Instituição Carnegie para Ciência em Washington, DC, que não participou do projeto. trabalhos. "O estado de oxidação da Terra e dos planetas em geral é um fator muito, muito importante para controlar a habitabilidade."
No início da história da Terra, o planeta foi atacado por
planetesimais, que poderiam ter criado oceanos de rochas derretidas que
mergulharam centenas de quilômetros de profundidade no manto.
Os cientistas suspeitam que a pressão intensa nesses oceanos de magma
forçou o ferro ferroso que contém oxigênio a se dividir em dois tipos
diferentes de ferro: um mais rico em oxigênio, chamado ferro férrico, e
ferro metálico sem oxigênio.
Esse ferro metálico pesado teria afundado no núcleo da Terra, deixando o
manto dominado por um ferro férrico mais rico em oxigênio.
Para testar essa idéia, geoquímicos da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, realizaram experimentos de laboratório que simulavam condições de cerca de 600 quilômetros de profundidade dentro de um oceano de magma. Ao aquecer o material do manto sintético a milhares de graus Celsius, os pesquisadores usaram bigornas para esmagar as amostras fundidas com pressões de mais de 20 gigapascais.
"Isso equivale a colocar toda a massa da Torre Eiffel em um objeto do tamanho de uma bola de golfe", diz Katherine Armstrong, agora na Universidade da Califórnia, em Davis.
Armstrong e colegas mediram as quantidades de ferro ferroso e férrico nas amostras antes e depois da exposição a essas condições extremas. Não importa quanto ferro ferroso estava originalmente na rocha, nas pressões mais altas, 96% do ferro no produto final era o ferro férrico rico em oxigênio.
Essa descoberta indica que, no fundo de um oceano de magma, o ferro férrico é mais estável, explica Armstrong. Qualquer ferro ferroso nessas profundidades poderia se decompor em ferro férrico, derramando ferro metálico que afundaria até o núcleo.
Esses resultados são evidências "bastante convincentes" de que o colapso químico do ferro ferroso nos oceanos magma poderia ter ajudado a aumentar a abundância relativa de oxigênio no manto da Terra, diz Tucker. Mas ainda não está claro se esse processo químico foi o único que contribuiu para o aumento do oxigênio na atmosfera primitiva da Terra, acrescenta ele.
Afu Lin, físico mineral da Universidade do Texas em Austin, que não estava envolvido no trabalho, também considera a decomposição do ferro ferroso uma explicação plausível para a atmosfera rica em oxigênio da Terra. Os pesquisadores poderiam ajudar a validar esse relato, diz ele, pesquisando assinaturas químicas do processo nas rochas primitivas da Terra e diamantes super - profundos do manto ( SN: 15/8/19 ).
Para testar essa idéia, geoquímicos da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, realizaram experimentos de laboratório que simulavam condições de cerca de 600 quilômetros de profundidade dentro de um oceano de magma. Ao aquecer o material do manto sintético a milhares de graus Celsius, os pesquisadores usaram bigornas para esmagar as amostras fundidas com pressões de mais de 20 gigapascais.
"Isso equivale a colocar toda a massa da Torre Eiffel em um objeto do tamanho de uma bola de golfe", diz Katherine Armstrong, agora na Universidade da Califórnia, em Davis.
Armstrong e colegas mediram as quantidades de ferro ferroso e férrico nas amostras antes e depois da exposição a essas condições extremas. Não importa quanto ferro ferroso estava originalmente na rocha, nas pressões mais altas, 96% do ferro no produto final era o ferro férrico rico em oxigênio.
Essa descoberta indica que, no fundo de um oceano de magma, o ferro férrico é mais estável, explica Armstrong. Qualquer ferro ferroso nessas profundidades poderia se decompor em ferro férrico, derramando ferro metálico que afundaria até o núcleo.
Esses resultados são evidências "bastante convincentes" de que o colapso químico do ferro ferroso nos oceanos magma poderia ter ajudado a aumentar a abundância relativa de oxigênio no manto da Terra, diz Tucker. Mas ainda não está claro se esse processo químico foi o único que contribuiu para o aumento do oxigênio na atmosfera primitiva da Terra, acrescenta ele.
Afu Lin, físico mineral da Universidade do Texas em Austin, que não estava envolvido no trabalho, também considera a decomposição do ferro ferroso uma explicação plausível para a atmosfera rica em oxigênio da Terra. Os pesquisadores poderiam ajudar a validar esse relato, diz ele, pesquisando assinaturas químicas do processo nas rochas primitivas da Terra e diamantes super - profundos do manto ( SN: 15/8/19 ).
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