ปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกทำให้มันเป็นดาวเคราะห์ที่น่าอยู่

ร้อยละยี่สิบเอ็ดของบรรยากาศประกอบด้วยองค์ประกอบที่ให้ชีวิตนี้ แต่ในอดีตอันลึกล้ำ – ย้อนกลับไปในยุค Neoarchean เมื่อ 2.8 ถึง 2.5 พันล้านปีก่อน – ออกซิเจนนี้แทบจะขาดหายไปแล้วชั้นบรรยากาศของโลกได้รับออกซิเจนได้อย่างไร?งานวิจัยของเราซึ่งตีพิมพ์ในวารสารNature Geoscienceได้เพิ่มความเป็นไปได้ใหม่ที่น่ายั่วเย้า: อย่างน้อยออกซิเจนในยุคแรกเริ่มของโลกบางส่วนก็มาจากแหล่งเปลือกโลกผ่านการเคลื่อนตัวและการทำลายเปลือกโลก

• บทความอื่น ๆ : jacarandabill.com

อาร์เชียนเอิร์ธArchean eon คิดเป็น 1 ใน 3 ของประวัติศาสตร์โลกของเรา ตั้งแต่ 2.5 พันล้านปีก่อนถึง 4 พันล้านปีก่อนโลกต่างดาวนี้เป็นโลกน้ำ ปกคลุมด้วยมหาสมุทรสีเขียวปกคลุมด้วยหมอกมีเทนและขาดสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์โดยสิ้นเชิง แง่มุมของมนุษย์ต่างดาวอีกประการหนึ่งของโลกนี้คือธรรมชาติของการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก

บนโลกสมัยใหม่ การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกที่เด่นชัดเรียกว่า การเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก โดยที่เปลือกโลกซึ่งเป็นชั้นนอกสุดของโลกใต้มหาสมุทรจมลงสู่ชั้นเนื้อโลก .อย่างไรก็ตาม มีการถกเถียงกันอย่างมากว่าแผ่นเปลือกโลกทำงานย้อนไปในยุคอาร์เชียนหรือไม่คุณลักษณะหนึ่งของโซนมุดตัวสมัยใหม่คือการเชื่อมโยงกับแมกมาออกซิไดซ์

แมกมาเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเมื่อตะกอนออกซิไดซ์และน้ำด้านล่าง – น้ำที่เย็นและหนาแน่นใกล้พื้นมหาสมุทร – ถูกนำเข้าสู่ชั้น เนื้อ โลก สิ่งนี้ทำให้เกิดแมกมาที่มีออกซิเจนและน้ำในปริมาณสูงการวิจัยของเรามีวัตถุประสงค์เพื่อทดสอบว่าการไม่มีสารออกซิไดซ์ในน้ำและตะกอนด้านล่างของ Archean สามารถป้องกันการก่อตัวของแมกมาออกซิไดซ์ได้หรือไม่

การจำแนกหินหนืดดังกล่าวในหินหนืด Neoarchean สามารถแสดงหลักฐานว่าการมุดตัวและการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกเกิดขึ้นเมื่อ 2.7 พันล้านปีก่อน

การทดลองเราเก็บตัวอย่างหินแกรนิตอยด์อายุ 2,750 ถึง 2,670 ล้านปีจากทั่วภูมิภาคย่อย Abitibi-Wawa ของ Superior Province ซึ่งเป็นทวีป Archean ที่ใหญ่ที่สุดที่ได้รับการอนุรักษ์ซึ่งทอดยาวกว่า 2,000 กิโลเมตร (1,243 ไมล์) จาก Winnipeg, Manitoba ไปทางตะวันออกไกล ควิเบก

สิ่งนี้ทำให้เราสามารถตรวจสอบระดับการเกิดออกซิเดชันของแมกมาที่เกิดขึ้นในยุค Neoarchean ได้การวัดสถานะออกซิเดชันของหินแมกมาติกเหล่านี้ ซึ่งเกิดขึ้นจากการเย็นตัวและการตกผลึกของแมกมาหรือลาวานั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย เหตุการณ์หลังการตกผลึกอาจเปลี่ยนแปลงหินเหล่านี้ผ่านการเสียรูป การฝัง หรือความร้อนในภายหลัง

ดังนั้นเราจึงตัดสินใจที่จะดูแร่อะพาไทต์ที่มีอยู่ในผลึกเพทายในหินเหล่านี้คริสตัลเพทายสามารถทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรงของเหตุการณ์หลังการตกผลึกได้ พวกเขาเก็บเงื่อนงำเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมที่พวกเขาก่อตัวขึ้นและระบุอายุที่แม่นยำสำหรับหินเอง

ผลึกอะพาไทต์ขนาดเล็กที่มีความกว้างน้อยกว่า 30 ไมครอน – ขนาดของเซลล์ผิวหนังมนุษย์ – ถูกขังอยู่ในผลึกเพทาย พวกเขามีกำมะถัน โดยการวัดปริมาณของกำมะถันในอะพาไทต์ เราสามารถระบุได้ว่าอะพาไทต์เติบโตจากแมกมาที่ถูกออกซิไดซ์หรือไม่

เราสามารถวัดปริมาณออกซิเจนในแมกมาดั้งเดิมได้สำเร็จ ซึ่งก็คือปริมาณออกซิเจนอิสระในนั้น โดยใช้เทคนิคพิเศษที่เรียกว่า X-ray Absorption Near Edge Structure Spectroscopy ( S-XANES ) ที่เครื่องซิงโครตรอนแหล่งกำเนิดโฟตอนขั้นสูง ที่Argonne National Laboratory ในรัฐอิลลินอยส์

สร้างออกซิเจนจากน้ำ?เราพบว่าปริมาณแมกมากำมะถันซึ่งเดิมมีค่าประมาณศูนย์ เพิ่มขึ้นเป็น 2,000 ส่วนในล้านส่วนเมื่อประมาณ 2,705 ล้านปี สิ่งนี้บ่งชี้ว่าแมกมาอุดมด้วยกำมะถันมากขึ้น

นอกจากนี้ ความเด่นของ S6+ ซึ่งเป็นซัลเฟอร์ไอออนชนิดหนึ่งในอะพาไทต์บ่งชี้ว่ากำมะถันนั้นมาจากแหล่งออกซิไดซ์ ซึ่งตรงกับข้อมูลจากผลึกเซอร์คอนที่เป็นโฮสต์

การค้นพบใหม่นี้บ่งชี้ว่าแมกมาที่ถูกออกซิไดซ์ก่อตัวขึ้นในยุค Neoarchean เมื่อ 2.7 พันล้านปีก่อน ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการขาดออกซิเจนที่ละลายในแหล่งกักเก็บในมหาสมุทร Archean ไม่ได้ป้องกันการก่อตัวของแมกมาออกซิไดซ์ที่อุดมด้วยกำมะถันในเขตมุดตัวออกซิเจนในแมกมาเหล่านี้ต้องมาจากแหล่งอื่นและถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในที่สุดระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ