Çalışma notları: Dünyanın oksijeni beklenmedik şekilde derin ve sıcak bir kaynaktan geldi: ScienceAlert

Dünya atmosferindeki oksijen miktarı onu yaşanabilir bir gezegen yapar.

Atmosferin yüzde yirmi biri bu hayat veren elementten oluşur. Ama derin geçmişte — modern çağa kadar, 2,8 ila 2,5 milyar yıl önce — Bu oksijen neredeyse yoktu.

Peki Dünya’nın atmosferi nasıl oksijenlendi?

Araştırmamızyayınlanan Doğal Yer Bilimleriheyecan verici yeni bir olasılık ekliyor: Dünya’nın erken dönem oksijeninin en azından bir kısmı, Dünya’nın kabuğunun hareketi ve yıkımı yoluyla tektonik bir kaynaktan geldi.

Archean arazi

Archean eon, 2,5 milyar yıl öncesinden 4 milyar yıl öncesine kadar gezegenimizin tarihinin üçte birini temsil eder.

Bu garip ülke, üzeri örtülü bir su dünyasıydı. yeşil okyanuslarörtülü metan pusve çok hücreli yaşamdan tamamen yoksundur. Bu dünyanın bir başka garip yönü de tektonik faaliyetinin doğasıdır.

Modern Dünya’da baskın tektonik aktiviteye, okyanus kabuğunun – okyanusların altındaki en dıştaki toprak tabakası – dalma bölgeleri adı verilen buluşma noktalarında Dünya’nın mantosuna (Dünya’nın kabuğu ile çekirdeği arasındaki alan) battığı levha tektoniği denir.

Bununla birlikte, levha tektoniğinin Archean döneminde bir geri dönüş yapıp yapmadığına dair önemli tartışmalar var.

Son yitim bölgelerinin bir özelliği de bağlanabilirlikleridir. oksitlenmiş magma.

Bu magma, oksitlenmiş tortular ve dip suları – soğuk, yoğun sular – okyanus tabanının yakınında oluştuğunda oluşur. Dünya’nın mantosuna yerleştirilmiş. Bu, yüksek oksijen ve su içeriğine sahip magma üretir.

Araştırmamız, Archean dip sularında ve çökeltilerde oksidanların bulunmamasının oksitlenmiş magma oluşumunu önleyip önleyemeyeceğini test etmeyi amaçlamaktadır.

Yeni magmatik kayaçlarda bu tür magmanın tanımlanması, yitim ve levha tektoniğinin 2,7 milyar yıl önce meydana geldiğine dair kanıt sağlayabilir.

Deneyim

Winnipeg, Manitoba’dan uzak doğuya 2.000 kilometre (1.243 mil) uzanan, korunmuş en büyük Archean kıtası olan Yukarı Eyaletin Abitibi Wawa alt bölgesinden 2.750 ila 2.670 milyon yıllık granit kaya örneklerini topladık. Quebec.

Bu, yeni çağ boyunca üretilen magma oksidasyon seviyesini araştırmamıza izin verdi.

Magma veya lavın soğuması ve kristalleşmesiyle oluşan bu magmatik kayaçların oksidasyon durumunu ölçmek zordur. Kristalleşme sonrası olaylar, bu kayaları deformasyon, gömme veya müteakip ısıtma yoluyla değiştirmiş olabilir.

Bu yüzden, şuna bir göz atmaya karar verdik: mineral apatit Bulunduğu yer zirkon kristalleri bu kayalarda

Zirkon kristalleri, kristalleşme sonrası olaylar için aşırı sıcaklıklara ve basınçlara dayanabilir. Başlangıçta oluştukları ortamlar hakkında ipuçları taşıyorlar ve kayaların kendileri için doğru yaşları veriyorlar.

30 mikrondan daha küçük (insan derisi hücresi büyüklüğünde) küçük apatit kristalleri, zirkon kristallerinin içinde hapsolmuştur. kükürt içerir. Apatit içindeki kükürt miktarını ölçerek, apatitin oksitlenmiş magmalardan büyüyüp büyümediğini belirleyebiliriz.

ölçmeyi başardık oksijen kaçışı orijinal Archean magmasının (temel olarak içindeki serbest oksijen miktarı) kenar yapısının yakınında X-ışını absorpsiyon spektroskopisi adı verilen özel bir teknik kullanılarak (S-XANES) Synchrotron’un Gelişmiş Foton Kaynağında Illinois’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı.

Sudan oksijen elde etmek mi?

Magmanın başlangıçta yaklaşık sıfır olan kükürt içeriğinin yaklaşık 2.705 milyon yıl önce 2.000 ppm’ye çıktığını bulduk. Bu, magmanın kükürtçe zenginleştiğini gösterir.

ek olarak Apatitte S6 + – bir tür kükürt iyonu – baskınlığı Sülfürün oksitlenmiş bir kaynaktan geldiğini öne sürdü. Ana bilgisayar zirkon kristallerinden elde edilen veriler.

Bu yeni bulgular, oksitlenmiş magmaların 2,7 milyar yıl önce modern çağda oluştuğunu gösteriyor. Veriler, Archaean rezervuarlarındaki çözünmüş oksijen eksikliğinin, batma bölgelerinde kükürt bakımından zengin, oksitlenmiş magmaların oluşumunu engellemediğini göstermektedir.

Bu magmadaki oksijen başka bir kaynaktan gelmiş olmalı ve sonunda volkanik patlamalar sırasında atmosfere salınmıştır.

Bu oksitlenmiş magmaların oluşumunun, Yukarı Eyalet ve Yilgarn Craton’daki (Batı Avustralya) büyük altın mineralizasyon olaylarıyla ilişkili olduğunu bulduk, bu da oksijen bakımından zengin bu kaynaklar ile küresel cevher yataklarının oluşumu arasında bir bağlantı olduğunu gösteriyor.

Bu oksitlenmiş magmanın etkileri, Dünya’nın erken dönem jeodinamiğini anlamanın ötesine geçiyor. Önceleri, Archean magmasının oksitlendiğinde oksitlenme olasılığının düşük olduğu düşünülüyordu. okyanus suyu Ve Okyanus tabanı kayaları veya tortuları olmadı.

Kesin mekanizma net olmamakla birlikte, bu magmanın oluşumu, okyanus suyunun gezegenimize yüzlerce kilometre taşındığı dalma sürecinin serbest oksijen ürettiğini gösteriyor. Bu daha sonra üst mantoyu oksitler.

Çalışmamız, Archean yitiminin Dünya’nın erken oksijenasyonunda beklenmedik bir hayati faktör olabileceğini gösteriyor. Oksijen 2,7 milyar yıl önce esiyor ilave olarak Atmosferdeki oksijenin %2 oranında 2,45’ten 2,32 milyar yıl öncesine yükseldiği Büyük Oksidasyon Olayı.

Bildiğimiz kadarıyla Dünya, güneş sisteminde -geçmişte veya günümüzde- aktif levha tektoniği ve yitim ile tek yerdir. Bu, bu çalışmanın oksijen eksikliğini ve nihayetinde diğer kayalık gezegenlerdeki yaşamı kısmen açıklayabileceğini düşündürmektedir.

David Alışveriş MerkeziDoktora Sonrası Araştırmacı, Yer Bilimleri, Laurentian Üniversitesi; Adam Charles SimonArthur Thornow Yer ve Çevre Bilimleri Profesörü, Michigan üniversitesiVe Xuyang MengDoktora Sonrası Araştırmacı, Yer ve Çevre Bilimleri, Michigan üniversitesi

Bu makale şu tarihten itibaren yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons Lisansı altında. Okumak orijinal makale.