Роль концентрации кислорода в формировании раннего магматического океана Земли

Группа исследователей под руководством доцента Такаюки Исии из Института планетарных материалов Университета Окаямы (Япония) и доктора Яньхао Линя из Центра науки и технологий высоких давлений (Китай) экспериментально изучила влияние кислородного потенциала (fO₂) на температуры плавления пород мантии. Результаты, опубликованные в журнале Nature Geoscience, показывают, что повышение fO₂ могло значительно углубить дно глобального магматического океана на ранней Земле.

Понимание условий формирования магматического океана критически важно для моделей тепловой эволюции планеты, формирования ядра и химической дифференциации. Новое исследование устраняет ключевой пробел: ранее было неясно, как растущий в процессе аккреции и формирования ядра кислородный потенциал мантии влиял на температуры её плавления. Эксперименты при давлениях 16–26 ГПа (глубины 470–720 км) на пиролитовом составе показали, что с ростом fO₂ температуры плавления снижаются на 230–450 °C по сравнению с данными, полученными при низком кислородном потенциале.

Это означает, что при постоянной температуре океана магмы его дно опускалось примерно на 60 км с увеличением fO₂ мантии на каждый логарифмический порядок. «Эволюция ранней Земли в значительной степени зависела от кислородного потенциала, что может потребовать пересмотра текущих моделей», — поясняет профессор Исии. Полученные данные также помогают объяснить расхождение между низким fO₂, предсказываемым для глубокой мантии после формирования ядра, и высоким fO₂, наблюдаемым в магматических породах старше 3 млрд лет.