Hoewel ze solide lijken, de oude sedimentaire gesteenten die ijzerformaties worden genoemd - 's werelds belangrijkste economische bron van ijzererts - werden ooit opgelost in zeewater. Hoe ging dat ijzer van een opgeloste toestand naar gestreepte ijzerformaties? Dr. Itay Halevy en zijn groep in de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen van het Weizmann Institute of Science suggereren dat miljarden jaren geleden, de "roest" die zich in het zeewater vormde en naar de oceaanbodem zonk was groen - een mineraal op ijzerbasis dat tegenwoordig zeldzaam is op aarde, maar ooit relatief vaak voorkwam.

We weten dat er opgelost ijzer was in de vroege oceanen, en dit is een sterke aanwijzing dat de concentraties van vrije zuurstof (O2) op aarde buitengewoon laag waren. Anders, het ijzer zou hebben gereageerd met zuurstof om ijzeroxiden te vormen, dat zijn de roestige rode afzettingen die bekend zijn bij iedereen die een fiets in de regen heeft laten staan. Vandaag, zegt Halevy, ijzer wordt van het land naar de oceanen geleverd als kleine onoplosbare oxidedeeltjes in rivieren. Maar deze manier van sedimentatie kwam alleen tot stand toen vrije zuurstof zich ophoopte in de atmosfeer van de aarde, ongeveer 2,5 miljard jaar geleden. Met bijna geen zuurstof, de oceanen waren ijzerrijk, maar dat betekende niet dat ijzer voor onbepaalde tijd in zeewater opgelost bleef:het vormde uiteindelijk onoplosbare verbindingen met andere elementen en zette zich op de zeebodem om aanleiding te geven tot gestreepte ijzerformaties.

Het idee dat een van die onoplosbare verbindingen een roestig groen mineraal zou kunnen zijn, zegt Halevy, kwam bij hem op tijdens zijn promotieonderzoek, toen hij probeerde de omstandigheden op het vroege Mars na te bootsen, inclusief de roestrode ijzerafzettingen. "Ik heb wat groen spul dat ik eerst niet herkende, die snel oranje werd toen ik hem aan lucht blootstelde. Met een beetje meer zorgvuldige experimenten, Ik ontdekte dat dit een mineraal was genaamd groene roest, wat tegenwoordig uiterst zeldzaam is op aarde, vanwege zijn affiniteit voor zuurstof." Tegenwoordig verandert groene roest snel in de bekende rode roest, maar met niet veel vrije zuurstof in de buurt, Halevy redeneerde, het zou een belangrijke manier kunnen zijn geweest voor opgelost ijzer om vaste verbindingen te vormen en op de zeebodem te bezinken.

Ondersteuning voor deze ideeën komt uit Sulawesi, Indonesië, waar zich tegenwoordig groene roest vormt in ijzerrijke, zuurstofarm meer Matano, waarvan gedacht werd dat het vergelijkbaar was met het zeewater dat bestond gedurende langere perioden van de vroege geschiedenis van de aarde. Om zijn ideeën in detail te testen en hun betekenis te onderzoeken, Halevy zette experimenten op waarin hij en zijn team nabootsten, zo dicht mogelijk, de omstandigheden van het oude, zuurstofvrij, Precambrische oceaan. Ze ontdekten dat groene roest niet alleen onder deze omstandigheden ontstaat, maar dat wanneer ze ouder worden, het verandert in de mineralen die gevonden worden in Precambrische ijzerformaties - een combinatie van ijzerhoudende oxiden, carbonaten en silicaten.

Zou groene roest een belangrijk middel kunnen zijn geweest om ijzer uit zeewater te laten bezinken? Halevy en zijn team ontwikkelden modellen om de ijzercyclus in de vroege oceanen van de aarde weer te geven, inclusief de mogelijkheid van vorming van groene roest en concurrentie met andere minerale shuttles van ijzer naar de zeebodem. Hun bevindingen suggereren dat groene roest waarschijnlijk een belangrijke speler was in de ijzercyclus. Het ijzer in de groene roest veranderde later in de mineralen die we nu in het geologische record kunnen waarnemen. "Natuurlijk, het zou een van de vele manieren van ijzerafzetting zijn geweest, net zoals tegenwoordig een aantal verschillende processen betrokken zijn bij chemische sedimentatie in de oceanen, "zegt Halevy. "Maar voor zover we kunnen nagaan, groene roest zou een aanzienlijk deel van het ijzer moeten hebben geleverd aan de zeer vroege oceaansedimenten."