Земля відрізняється від інших більш-менш знайомих нам небесних тіл тим, що в її атмо- і гідросфері багато хімічно вільного кисню. Настільки багато, що їм навіть можна дихати. У загальних рисах зрозуміло, як він туди потрапив: його виділяють рослини, для яких він є побічним продуктом фотосинтезу. Дещо менш зрозуміло, чому його взагалі так багато - в будь-якому вигляді.
Вирішити цю проблему спробувала група геохіміків з Німеччини. Вчені відтворили ті умови, в яких знаходилися породи земної кори і верхньої частини мантії за часів формування планети мільярди років тому.
Прийнято вважати, що в ті часи поверхня Землі була як мінімум частково розплавлена в результаті безперервного бомбардування астероїдами і кометами. У мантії Землі утворилися гарячі магматичні океани, що досягають глибини до 2500 кілометрів і містять окислене двовалентне залізо (FeO). Є й більш радикальні сценарії: не так давно ми писали про гіпотезу утворення Місяця із земної магми, яка, за версією авторів гіпотези, в ті часи покривала поверхню планети суцільно.
У своєму досвіді вчені розплавили залізовмісні породи і помістили їх під високий тиск - понад 20 гігапаскалей.
«Це еквівалентно розміщенню всієї маси Ейфелевої вежі на об'єкті розміром з м'яч для гольфу», - говорить Кетрін Армстронг, провідний автор дослідження.
З'ясувалося, що при такому тиску, що відповідає реальним умовам у верхній мантії, двовалентний оксид заліза нестабільний. Він розпадається на оксид тривалентного заліза (Fe2O3) і вільне залізо. Останнє в рідкій магмі мало через короткий час потонути, що, ймовірно, призвело до формування земного ядра і магнітного поля. А Fe2O3 залишився в приповерхневих шарах, що призвело до формування великих запасів кисню, який потім виділявся в атмосферу в результаті безлічі геологічних і біологічних процесів.
Треба зауважити, що FeO присутній у земній корі у вигляді мінералу вюститу. При низькій температурі він вкрай нестабільний і тому зустрічається дуже рідко. Але те, що він нестабільний ще й при високому тиску, власне, і є новиною.
Ознайомитися з подробицями можна в статті, опублікованій в Science.
