Под давлением ржавчина может объяснить аномалии глубоких недр Земли

Команда учёных из Института Карнеги под руководством Хо-Кванга (Дэйва) Мао, используя лабораторные методы для имитации условий глубоких недр Земли, идентифицировала форму оксида железа, которая, по их мнению, может объяснить сейсмические и геотермальные сигнатуры в нижней мантии. Их работа опубликована в журнале Nature.

Железо и кислород — два наиболее важных геохимических элемента на Земле. Ядро богато железом, атмосфера — кислородом, а между ними существует весь диапазон давлений и температур планеты. В ходе эксперимента исследователи подвергли обычную ржавчину (FeOOH) давлению около 900 000 атмосфер и температуре около 1760°C (3200°F), синтезировав форму оксида железа FeO₂, структурно напоминающую пирит. Реакция сопровождалась выделением водорода (H₂).

Этот процесс мог начаться ещё на заре формирования Земли и продолжаться сегодня, когда FeOOH из железных руд или оксид железа Fe₂O₃ вместе с водой погружаются вглубь на границах тектонических плит. Выделяющийся водород может подниматься вверх и вступать в реакции, а оксид железа, оседая на глубине, может формировать резервуары свободного кислорода, особенно если такие участки поднимутся в среднюю мантию и распадутся на железо и O₂.

Исследователи полагают, что такие "бассейны" свободного кислорода могут быть ответственны за наблюдаемые сейсмические и геохимические аномалии глубокой мантии. Более того, выбросы кислорода из поднимающихся из глубин мантии масс FeO₂ могут предложить альтернативное, абиотическое объяснение Великого кислородного события, произошедшего 2–2,5 миллиарда лет назад, которое традиционно связывают с деятельностью фотосинтезирующих бактерий.