Исследование: ранний органический углерод был глубоко погребен в мантии

Петрологи из Университета Райса, воссоздавшие горячие условия высокого давления с глубины около 60 миль под поверхностью Земли, обнаружили новую подсказку о ключевом событии в глубоком прошлом планеты. Их исследование описывает, как ископаемый углерод — остатки древнейших одноклеточных существ Земли — мог быть поглощен и захоронен в недрах планеты, начиная примерно с 2,4 миллиардов лет назад. Это время совпадает с драматическим ростом содержания кислорода в атмосфере. Статья опубликована на этой неделе в журнале Nature Geoscience.

Работа проливает свет на причины "великого кислородного события" (GOE) — резкого увеличения атмосферного кислорода, хорошо задокументированного в древних породах. Хотя известно, что ранние цианобактерии выделяли кислород, они существовали за сотни миллионов лет до GOE и сами по себе не могут объяснить столь масштабное изменение (концентрация кислорода выросла до 10 000 раз). Для этого также необходим механизм удаления большого количества восстановленного углерода из биосферы. Исследователи обнаружили, что ключевую роль играет химический состав силикатного расплава — переплавленной породы погружающейся коры. В частности, способность риолитовых расплавов (богатых кремнием и алюминием) растворять графит (ископаемый органический углерод) оказалась крайне низкой даже при очень высоких температурах.

"Это было одной из наших мотиваций", — сказал профессор наук о Земле Радждип Даcгупта. "Если зоны субдукции в прошлом были очень горячими и производили много расплава, могли ли они полностью дестабилизировать органический углерод и вернуть его на поверхность? Мы показали, что даже при очень высоких температурах этот графитовый углерод плохо растворяется в таком расплаве. В результате углерод захоранивается в мантии". Сочетание начала активной субдукции коры в мантию незадолго до GOE и низкой растворимости углерода в расплавах позволило авторам смоделировать ожидаемый рост атмосферного кислорода.