I serbatoi di ferro ricco di ossigeno tra il nucleo e il mantello della Terra potrebbero aver giocato un ruolo importante nella storia della Terra, compresa la rottura dei supercontinenti, drastici cambiamenti nella composizione atmosferica della Terra, e la creazione della vita, secondo un recente lavoro di un gruppo di ricerca internazionale pubblicato in Rassegna scientifica nazionale .

Il team, che include scienziati di Carnegie, Università di Stanford, il Centro per la ricerca avanzata di scienza e tecnologia ad alta pressione in Cina, e l'Università di Chicago, hanno sondato la chimica del ferro e dell'acqua sotto le temperature e le pressioni estreme del confine nucleo-mantello della Terra.

Quando l'azione della tettonica a zolle attira i minerali contenenti acqua in profondità abbastanza da incontrare il nucleo di ferro della Terra, le condizioni estreme fanno sì che il ferro afferri gli atomi di ossigeno dalle molecole d'acqua e liberi gli atomi di idrogeno. L'idrogeno fuoriesce in superficie, ma l'ossigeno rimane intrappolato nel biossido di ferro cristallino, che può esistere solo sotto pressioni e temperature così intense.

Utilizzando calcoli teorici e esperimenti di laboratorio per ricreare l'ambiente del confine nucleo-mantello, il team ha determinato che il biossido di ferro può essere creato utilizzando una cella a incudine di diamante riscaldata al laser per mettere i materiali sotto una pressione atmosferica compresa tra circa 950 e 1 milione di volte la normale e più di 3, 500 gradi Fahrenheit.

"Sulla base della nostra conoscenza della composizione chimica delle lastre che vengono trascinate nelle profondità interne della Terra dalla tettonica a zolle, pensiamo che 300 milioni di tonnellate di acqua potrebbero essere trasportate giù per incontrare il ferro nel nucleo e generare enormi rocce di biossido di ferro ogni anno, " ha detto l'autore principale Ho-kwang "Dave" Mao.

Queste rocce solide estremamente ricche di ossigeno possono accumularsi costantemente di anno in anno sopra il nucleo, diventando gigantesco, dimensioni continentali. Un evento geologico che ha riscaldato queste rocce di biossido di ferro potrebbe causare una massiccia eruzione, rilasciando improvvisamente una grande quantità di ossigeno in superficie.

Gli autori ipotizzano che una tale esplosione di ossigeno potrebbe immettere un'enorme quantità di gas nell'atmosfera terrestre, abbastanza da causare il cosiddetto Grande Evento di Ossigenazione, che si è verificato circa 2,5 miliardi di anni fa e ha creato la nostra atmosfera ricca di ossigeno, condizioni che hanno dato il via alla crescita della vita dipendente dall'ossigeno come la conosciamo.

"Questa reazione di scissione dell'acqua ad alta temperatura e pressione intensa recentemente scoperta influenza la geochimica dalle profondità interne all'atmosfera", ha affermato Mao. "Molte teorie precedenti devono essere riesaminate ora.