Duboko u Zemljinoj magmi možda se skriva kisik koji je pomogao promijeniti atmosferu

Kisik u Zemljinoj atmosferi najčešće povezujemo s fotosintezom i razvojem života. Novo istraživanje otvara još jednu mogućnost: dio oksidacijske moći planeta možda je kroz geološku prošlost putovao iz duboke Zemljine unutrašnjosti prema površini zajedno s magmom.

Znanstvenici su u laboratoriju proučavali sintetski bazalt sličan magmi koja nastaje na srednjooceanskim hrptovima. Uzorke su izlagali tlakovima od jedne atmosfere do 7 gigapaskala i temperaturama između 1.200 i 1.800 Celzijevih stupnjeva. U dio eksperimenata dodan je platinski oksid kako bi se stvorili izrazito oksidirajući uvjeti.

Rezultat je bio neočekivan. U rastaljenom silikatnom materijalu pronađena je količina kisika veća od one koju bi zahtijevala uobičajena kemijska bilanca ostalih elemenata. Pri atmosferskom tlaku taj je višak bio gotovo neprimjetan, ali je pri 7 gigapaskala premašio pet masenih posto. Kontrolni pokusi bez dodatka platinskog oksida dali su mnogo manje vrijednosti.

Ramanova spektroskopija nije pokazala da je kisik jednostavno zarobljen u mjehurićima plina. Podaci upućuju na to da je ugrađen u strukturu silikatnog stakla. Računalne simulacije podržale su isti trend: što je tlak veći, to talina može prihvatiti više kisika, a dio atoma može stvarati veze nalik peroksidnima.

Autori rada predlažu mogući geološki scenarij. Ako se oksidirana magma stvara duboko u plaštu i zatim se diže prema površini, pad tlaka mogao bi potaknuti oslobađanje dijela tog kisika. On bi mogao utjecati na kemiju plašta, kore i atmosfere. Istraživači pritom povezuju mogućnost s velikim promjenama razine atmosferskog kisika prije otprilike 2,5 do 2 milijarde godina.

Važno je naglasiti što istraživanje ne dokazuje. Eksperimenti su provedeni na sintetskom bazaltu, uz posebno oksidirajuće uvjete, a prirodne magme vrlo su raznolike. Procjena da bi mali udio otpuštenog kisika mogao odgovarati količini kisika u današnjoj atmosferi temelji se na gruboj masenoj bilanci. Ona ne pokazuje da je sav taj kisik doista dospio u atmosferu.

Zato je najpošteniji zaključak oprezan: magma može pohraniti više kisika nego što se prije pretpostavljalo, a taj proces možda je važan za dugoročnu kemijsku evoluciju planeta. Hoće li se pokazati da je bio jedan od ključnih razloga zbog kojih je Zemlja postala pogodna za život, morat će potvrditi daljnja mjerenja prirodnih stijena i realističniji modeli duboke Zemlje.