Геологическая летопись показывает, что воздух там, наверху, пришел из недр

Исследователи Принстонского университета установили, что резкое снижение интенсивности плавления в мантии Земли около 2.5 миллиарда лет назад создало идеальные условия для Великой кислородной катастрофы (Great Oxygenation Event, GOE). Их работа, опубликованная в журнале Nature, основана на статистическом анализе базы данных более чем 70 000 геологических образцов, охватывающих 4 миллиарда лет.

Это открытие важно, так как предлагает первое убедительное, основанное на данных, объяснение того, как глубинные процессы Земли могли спровоцировать резкий рост уровня кислорода в атмосфере. Ученые предполагают, что снижение плавления в мантии привело к более поверхностному плавлению в земной коре, что уменьшило выброс в атмосферу вулканических газов на основе оксидов железа. Эти газы, реагируя со свободным кислородом, удаляли его из атмосферы. Сокращение их концентрации позволило молекулам кислорода накапливаться.

«Перспектива прошлых попыток связать геологические процессы с Великой кислородной катастрофой была гипотетической... В нашей работе у нас есть доказательства, чтобы сказать: "Земля была такой", а затем предложить гипотезу, которую можно проверить», — пояснил соавтор исследования Блэр Шони. По словам ведущего автора К. Бренхина Келлера, огромный массив данных позволил выявить тонкие детали в геологической летописи, в частности, внезапное изменение 2.5 миллиарда лет назад.

Ученые сфокусировались на изменениях в химическом составе базальта — продукта плавления мантии. Анализ показал, что около 2.5 млрд лет назад уровни совместимых элементов (таких как хром и магний) в базальтах резко упали, что указывает на внезапное сокращение масштабов плавления в глубинах мантии. Эти выводы были подтверждены проверкой против существующих анализов «фельзитовых» пород (например, гранита) в коре.