Le rocce alterate contengono indizi sul grande evento di ossidazione della Terra

L’autore principale James Andrew Leung vicino a una sorgente altamente alcalina ad Amman. La sorgente moderna si trova lungo enormi depositi di carbonato di calcio formati da migliaia di anni di drenaggio primaverile. Sullo sfondo montagne costituite da rocce sovrastanti. Credito: Everett Shock / ASU

Circa 2,4 miliardi di anni fa, l’atmosfera terrestre subì quello che viene chiamato il Great Oxidation Event (GOE). Prima del GOE, la Terra primordiale aveva molto meno ossigeno molecolare di quello che abbiamo oggi. Dopo il GOE, l’ossigeno molecolare ha iniziato ad aumentare in abbondanza, rendendo possibile una vita come la nostra.


Per decenni, i ricercatori hanno cercato di capire perché e come è nato il governo egiziano.

Un team di scienziati, guidato da James Andrew Leung con Tucker Lee, entrambi dottorandi della School of Earth and Space Exploration dell’Arizona State University (ASU) nel 2020, e il professore dell’ASU Everett Schock, hanno deciso che agenti atmosferici Le rocce potrebbero aver contribuito al governo egiziano. I loro risultati sono stati recentemente pubblicati in Comunicazioni sulla natura.

molecolare Ossigeno È prodotto da piante e microbi fotosintetici, ma l’ossigeno molecolare viene consumato anche dagli organismi viventi e da ossidazione di ferro, zolfo, carbonio e altri elementi nelle rocce. L’ossigeno molecolare può anche essere consumato reagendo con gas riducenti come l’idrogeno, che può formarsi durante questo Pietra agenti atmosferici;

Gli scienziati che hanno studiato l’ipotesi della Terra primitiva presumevano che il consumo di ossigeno fosse probabilmente più veloce della produzione di ossigeno mediante la fotosintesi, quindi l’ossigeno non era in grado di accumularsi nell’atmosfera.

ha detto il coautore Shock, della Scuola di esplorazione della terra e dello spazio dell’ASU e della Scuola di scienze molecolari.

Affinché il GOE si verifichi in questa ipotesi, il consumo di ossigeno deve rallentare nel tempo, in modo che l’ossigeno possa accumularsi nell’atmosfera.

Detto questo, Leung e il suo team hanno deciso di identificare i processi che potrebbero rallentare il consumo di ossigeno della Terra primordiale per produrre un eccesso di ossigeno.

Le rocce alterate contengono indizi sul grande evento di ossidazione della Terra

Le reazioni chimiche tra le rocce supermafiche e le acque sotterranee portano alla formazione di acqua altamente alcalina, che può filtrare in superficie. In superficie, questi fluidi reagiscono con l’anidride carbonica dell’atmosfera per formare carbonato di calcio, il minerale bianco visto qui da uno studio sul campo condotto dagli autori in Oman. Credito: Leong/Shock/Arizona State University

“Sappiamo che probabilmente non è il consumo biologico, che fa un lavoro decente nel tenere il passo con la produzione di ossigeno mediante la fotosintesi”, ha detto Schock. “Quindi abbiamo pensato che forse il tasso di consumo di ossigeno dovuto agli agenti atmosferici delle rocce fosse la ragione di questo cambiamento”.

Per verificare la loro ipotesi, Leung e il suo team si sono concentrati sull’erosione di un tipo di roccia noto come “ultramafico”, una roccia ignea ricca di magnesio e ferro, con un basso contenuto di silice.

Le rocce supermafiche costituiscono la maggior parte del mantello superiore della Terra, essendosi formate ad alte temperature. Quando queste rocce vengono portate in superficie e vengono a contatto con l’acqua, i minerali non acquosi che compongono queste rocce si trasformano in minerali contenenti acqua. Questo processo è chiamato serpentino, dal minerale primario che sostituisce il serpentino. Il processo converte anche le acque sotterranee reattive in acque altamente alcaline con un alto contenuto di gas; In particolare, l’idrogeno.

Sono stati ispirati a farlo dalla loro precedente ricerca sui liquidi altamente alcalini e ricchi di gas trovati nelle montagne ultramafiche dell’attuale Oman pubblicata su AGU’s Giornale di ricerca geofisica nel 2021.

“La nostra precedente ricerca sul campo in Oman ci ha portato a chiederci quale sarebbe stata la superficie e l’atmosfera della Terra all’inizio, quando il pH e i liquidi ricchi di idrogeno erano comuni come le acque sotterranee e i fiumi semi-pH-neutri”, ha detto Leung. “Le rocce mafiche come quelle in Oman sono attualmente rare sulla superficie terrestre, ma erano abbondanti durante il primo periodo geotermico”.

Per la loro analisi, hanno eseguito simulazioni al computer, basate sul codice del computer sviluppato dal coautore Eli, per prevedere le capacità di generazione di idrogeno di migliaia di formazioni rocciose comuni durante la Terra primordiale. Da lì, possono quindi tracciare connessioni tra le formazioni rocciose e il loro potenziale di generazione di idrogeno e consumo di ossigeno.

Utilizzando questa simulazione, il team è stato in grado di ricostruire il mondo produzione di idrogeno e i tassi di consumo di ossigeno da parte della sudorazione durante la Terra primordiale e la determinazione che gli agenti atmosferici delle rocce supermafiche avrebbero contribuito a facilitare il GOE.

“Siamo stati in grado di modellare la modifica di migliaia di formazioni rocciose che probabilmente esistevano sulla Terra all’inizio”, ha detto Leung. “I nostri calcoli mostrano che molte di queste rocce, in particolare quelle ultraformate o ricche di magnesio, come quelle presenti oggi in Oman, hanno un potenziale molto elevato di generare idrogeno gassoso e aiutare a prevenire l’accumulo di ossigeno. rocce supermafiche Sulla superficie terrestre alla fine dell’Era Archeologica, avrebbe contribuito a facilitare il Grande Evento Ossidativo. ”


Quanto è basso? Lo studio cerca di risolvere il dibattito sull’ossigeno nell’atmosfera primordiale della Terra


maggiori informazioni:
JamesAndrew M. Comunicazioni sulla natura (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-27589-7

la citazione: Le rocce alterate portano la prova del grande evento di ossidazione terrestre (2022, 19 gennaio) Estratto il 19 gennaio 2022 da https://phys.org/news/2022-01-weathering-clues-earth-great-oxidation.html

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