지구 대기의 산소량은 지구를 거주 가능한 행성으로 만듭니다.
대기의 21%는 이 생명을 주는 요소로 구성되어 있습니다. 그러나 아주 먼 옛날, 28억년에서 25억년 전인 현대까지 거슬러 올라가면 이 산소는 거의 없었습니다..
그렇다면 지구의 대기는 어떻게 산소화 되었습니까?
우리의 연구에 게시됨 자연 지구 과학감질나게 하는 새로운 가능성을 추가합니다. 지구의 초기 산소 중 적어도 일부는 지각의 움직임과 파괴를 통해 구조적 근원에서 왔다는 것입니다.
시생의 땅
Archean eon은 25억년 전부터 40억년 전까지 지구 역사의 3분의 1을 나타냅니다.
이 이상한 땅은 덮힌 물의 세계였습니다 푸른 바다싸인 메탄 연무, 다세포 생물이 완전히 부족합니다. 이 세계의 또 다른 이상한 측면은 지각 활동의 특성입니다.
현대 지구에서 지배적인 지각 활동은 판 구조론이라고 하며, 해양 지각(바다 아래 육지의 가장 바깥쪽 층)이 섭입대라고 하는 만남의 지점에서 지구의 맨틀(지각과 핵 사이의 영역)으로 가라앉습니다.
그러나 판 구조론이 시생대에 다시 등장했는지에 대해서는 상당한 논쟁이 있습니다.
최근 섭입대의 특징 중 하나는 연결성입니다. 산화된 마그마.
이 마그마는 산화된 퇴적물과 저층수(차갑고 밀도가 높은 물)가 해저 근처에서 형성될 때 형성됩니다. 지구 맨틀에 삽입. 이것은 산소와 수분 함량이 높은 마그마를 생성합니다.
우리 연구의 목표는 Archean 바닥 물과 퇴적물에 산화제가 없으면 산화 마그마의 형성을 막을 수 있는지 여부를 테스트하는 것입니다.
새로운 화성암에서 그러한 마그마를 식별하면 섭입과 판구조가 27억년 전에 발생했다는 증거를 제공할 수 있습니다.
경험
우리는 매니토바 주 위니펙에서 극동으로 2,000km(1,243마일)에 걸쳐 뻗어 있는 가장 큰 보존된 시생대륙인 어퍼 프로빈스의 아비티비 와와(Abitibi Wawa) 하위 구역에서 2,750~2,670,000,000년 된 화강암 샘플을 수집했습니다. 퀘벡.
이를 통해 우리는 새로운 시대에 걸쳐 생성된 마그마 산화 수준을 조사할 수 있었습니다.
마그마 또는 용암의 냉각 및 결정화를 통해 형성된 이러한 화성암의 산화 상태를 측정하는 것은 어려운 일입니다. 결정화 후 사건은 변형, 매장 또는 후속 가열을 통해 이러한 암석을 수정했을 수 있습니다.
그래서 우리는 광물 인회석 그것은에 위치하고 있습니다 지르콘 결정체 이 바위에서.
지르콘 결정은 결정화 후 이벤트에 대한 극한의 온도와 압력을 견딜 수 있습니다. 그들은 원래 형성된 환경에 대한 단서를 보유하고 있으며 암석 자체의 정확한 연대를 제공합니다.
인간의 피부 세포 크기인 30미크론 미만의 작은 인회석 결정이 지르콘 결정에 갇혀 있습니다. 유황을 함유. 인회석에 있는 황의 양을 측정하여 인회석이 산화된 마그마에서 성장했는지 확인할 수 있습니다.
측정에 성공했습니다 산소 탈출 원시 시생 마그마의 림 구조 근처에서 X선 흡수 분광법이라는 특수 기술을 사용하여 기본적으로 얼마나 많은 자유 산소가 있는지를 나타냅니다.S-자네스) 싱크로트론의 고급 광자 소스에서 일리노이주 아르곤 국립 연구소.
물에서 산소를 만든다?
처음에는 0에 가까웠던 마그마의 황 함량이 약 27억 5천만년 전에는 2,000ppm으로 증가한 것을 발견했습니다. 이것은 마그마에 유황이 풍부해졌음을 나타냅니다.
또한, 인회석에서 황 이온의 일종인 S6+가 우세 그는 황이 산화된 소스에서 나온 것이라고 제안했습니다. 호스트 지르콘 결정의 데이터.
이러한 새로운 발견은 산화된 마그마가 27억년 전 현대에 형성되었음을 나타냅니다. 데이터는 Archaean 저장소의 용존 산소 부족이 섭입대에서 유황이 풍부한 산화 마그마의 형성을 막지 못했다는 것을 보여줍니다.
이 마그마의 산소는 다른 출처에서 온 것이 틀림없으며 결국 화산 폭발 중에 대기로 방출되었습니다.
우리는 이러한 산화된 마그마의 발생이 Upper Province 및 Yilgarn Craton(서호주)의 주요 금 광물화 사건과 관련이 있음을 발견했으며, 이러한 산소가 풍부한 공급원과 세계적 수준의 광상 형성 사이의 연관성을 입증했습니다.
이 산화된 마그마의 의미는 초기 지구의 지구 역학을 이해하는 것 이상입니다. 이전에는 Archean 마그마가 산화되지 않을 것이라고 생각했습니다. 바닷물 그리고 해저 암석 또는 퇴적물 되지 않았습니다.
정확한 메커니즘은 명확하지 않지만, 이 마그마의 발생은 바닷물이 우리 행성으로 수백 킬로미터 이동하는 섭입 과정이 자유 산소를 생성함을 나타냅니다. 그러면 상부 맨틀이 산화됩니다.
우리의 연구는 시생대 섭입이 지구의 산소 공급에서 예상치 못한 중요한 요소일 수 있음을 보여줍니다. 27억년 전 산소 냄새 또한 24억 5천만 년에서 23억 2천만 년 전에 대기 산소가 2% 증가한 대산화 사건.
우리가 아는 한, 지구는 활동적인 판 구조론과 섭입이 있는 태양계의 유일한 장소(과거 또는 현재)입니다. 이것은 이 연구가 산소 부족을 부분적으로 설명할 수 있고, 궁극적으로 미래의 다른 암석 행성에서도 생명체를 설명할 수 있음을 시사합니다.
데이비드 몰지구과학 박사후 연구원, 로렌시안 대학교; 아담 찰스 사이먼Arthur Thornow 지구 및 환경 과학 교수, 미시간 대학교그리고 멩 쉬양박사 후 연구원, 지구 및 환경 과학, 미시간 대학교
