Переработка тектонических плит — ключевой фактор кислородного баланса Земли

Новое исследование под совместным руководством учёного из Корнелла определило серпентинит — зелёную породу, напоминающую змеиную кожу и способную удерживать флюиды в своей минеральной структуре, — в качестве ключевого драйвера процесса рециркуляции кислорода. Этот процесс помог создать и поддерживать атмосферу, благоприятную для жизни на Земле.

Цикл субдукции, при котором тектонические плиты погружаются вглубь планеты, критически важен для переработки воды и кислорода. Однако механизмы, с помощью которых субдукция рециркулирует кислород и позволяет ему взаимодействовать с другими элементами, долгое время оставались предметом дискуссий. Новое исследование, опубликованное 26 ноября в Science Advances, меняет понимание фундаментального процесса геохимического цикла Земли.

Ключевое открытие заключается в том, что кислород попадает в мантию не просто с морской водой, а с флюидами, выделяющимися из «нагретых и находящихся под давлением» серпентинитов. Под морским дном в результате процесса серпентинизации образуются породы, которые улавливают высокоокисляющие флюиды. При субдукции эти серпентиниты погружаются обратно в мантию. «В конечном итоге эти "серпентинитовые соки" будут выжаты из плиты», — пояснил соавтор работы Эстебан Гасель. В зависимости от угла и термических условий субдуцирующей плиты эти флюиды высвобождаются и окисляют мантию под вулканами.

Исследователи, включая Гаселя и его коллегу из Института океанологии Китайской академии наук, в 2020 году проанализировали все существующие наборы данных по отдельным островным дугам и составу их лав. Анализ показал, что именно термодинамические условия и геометрия субдукционной системы контролируют дегидратацию серпентина и окислительное состояние мантии, причём более крутые и холодные зоны субдукции обеспечивают большее окисление.