Жизнетворные породы с глубины 250 км

Если бы наша планета не обладала способностью хранить кислород в глубоких слоях своей мантии, жизни на её поверхности, вероятно, не существовало бы. К такому выводу пришли учёные из Боннского университета, подвергнув тщательному лабораторному исследованию минерал мажорит. Этот минерал обычно встречается только на глубине в несколько сотен километров при очень высоких давлениях и температурах.

Исследователям удалось продемонстрировать, что в этих условиях минерал накапливает кислород и выполняет важную функцию как кислородный резервуар. Ближе к поверхности Земли его структура разрушается, высвобождая кислород, который затем связывается с водородом из недр планеты, образуя воду. Без этого механизма наша «голубая планета» могла бы быть такой же сухой и негостеприимной, как Марс. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Процесс можно представить как «кислородный лифт». В зонах субдукции, на границах тектонических плит, породы вместе со связанным в оксидах железа кислородом погружаются на сотни километров вглубь. Там, под высоким давлением, кислород включается в структуру мажорита. «Чем выше давление, тем больше кислорода может хранить мажорит», — поясняет профессор Кристиан Балльхаус из Минералогического института Боннского университета.

Затем, в результате конвекции в мантии, мажорит поднимается ближе к поверхности, где давление падает, и минерал распадается. «Именно там накопленный кислород высвобождается и становится доступным для всех окислительных реакций, необходимых для жизни на Земле», — отмечает Балльхаус. В частности, он соединяется с водородом, постоянно выделяющимся из недр, образуя воду.

По словам учёных, размер планеты критически важен для этого процесса. «Согласно нашим выводам, планеты ниже определённого размера вряд ли имеют шанс сформировать стабильную атмосферу с высоким содержанием воды, — указывает аспирант Арно Рорбах. — Давление в их мантии просто недостаточно велико, чтобы хранить в породе достаточное количество кислорода и снова высвобождать его у поверхности». Например, Марс, диаметром около 7000 км, давно остыл, и конвекция в его мантии прекратилась, что лишило планету механизма транспорта кислорода и поддержания богатой водой атмосферы.