Reservoirs van zuurstofrijk ijzer tussen de kern en de mantel van de aarde kunnen een belangrijke rol hebben gespeeld in de geschiedenis van de aarde, inclusief het uiteenvallen van supercontinenten, drastische veranderingen in de atmosferische samenstelling van de aarde, en de schepping van leven, volgens recent werk van een internationaal onderzoeksteam gepubliceerd in Nationale wetenschappelijke recensie .

Het team, dat bestaat uit wetenschappers van Carnegie, Stanford universiteit, het Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research in China, en de Universiteit van Chicago - onderzocht de chemie van ijzer en water onder de extreme temperaturen en drukken van de kern-mantelgrens van de aarde.

Wanneer de werking van platentektoniek waterhoudende mineralen diep genoeg naar beneden trekt om de ijzeren kern van de aarde te ontmoeten, de extreme omstandigheden zorgen ervoor dat het ijzer zuurstofatomen uit de watermoleculen grijpt en de waterstofatomen vrijmaakt. De waterstof ontsnapt naar de oppervlakte, maar de zuurstof wordt gevangen in kristallijn ijzerdioxide, die alleen kan bestaan ​​onder zulke intense drukken en temperaturen.

Met behulp van theoretische berekeningen en laboratoriumexperimenten om de omgeving van de kern-mantelgrens na te bootsen, het team heeft vastgesteld dat ijzerdioxide kan worden gemaakt met behulp van een met laser verwarmde diamanten aambeeldcel om materialen onder tussen ongeveer 950 en 1 miljoen keer de normale atmosferische druk en meer dan 3, 500 graden Fahrenheit.

"Op basis van onze kennis van de chemische samenstelling van de platen die door platentektoniek in het diepe binnenste van de aarde worden getrokken, we denken dat 300 miljoen ton water naar beneden kan worden getransporteerd om ijzer in de kern te ontmoeten en elk jaar enorme ijzerdioxidegesteenten te genereren, " zei hoofdauteur Ho-kwang "Dave" Mao.

Deze extreem zuurstofrijke vaste gesteenten kunnen zich van jaar tot jaar gestaag ophopen boven de kern, uitgroeien tot gigantische, continentachtige maten. Een geologische gebeurtenis die deze ijzerdioxiderotsen heeft verhit, kan een enorme uitbarsting veroorzaken, waardoor er plotseling veel zuurstof naar de oppervlakte komt.

De auteurs veronderstellen dat een dergelijke zuurstofexplosie een enorme hoeveelheid gas in de atmosfeer van de aarde zou kunnen brengen - genoeg om de zogenaamde Great Oxygenation Event te veroorzaken, die ongeveer 2,5 miljard jaar geleden plaatsvond en onze zuurstofrijke atmosfeer creëerde, omstandigheden die de opkomst van het zuurstofafhankelijke leven zoals we dat kennen een kickstart hebben gegeven.

"Deze nieuw ontdekte watersplitsingsreactie bij hoge temperatuur en intense druk beïnvloedt de geochemie van het diepe binnenste naar de atmosfeer", zei Mao. "Veel eerdere theorieën moeten nu opnieuw worden onderzocht.