Una nuova ricerca sulla chimica dell'ossigeno e del ferro nelle condizioni estreme trovate nelle profondità della Terra potrebbe spiegare un mistero sismico di vecchia data chiamato zone a velocità ultrabassa. Pubblicato in Natura , i risultati potrebbero avere implicazioni di vasta portata sulla nostra comprensione della storia geologica della Terra, inclusi eventi che alterano la vita come il Grande Evento di Ossigenazione, che si è verificato 2,4 miliardi di anni fa.

Seduto al confine tra il mantello inferiore e il nucleo, 1, 800 miglia sotto la superficie terrestre, le zone a velocità ultrabassa (UVZ) sono note agli scienziati a causa delle loro insolite firme sismiche. Sebbene questa regione sia troppo profonda perché i ricercatori possano osservarla direttamente, strumenti in grado di misurare la propagazione delle onde sismiche causate dai terremoti consentono loro di visualizzare i cambiamenti nella struttura interna della Terra; simile a come le misurazioni degli ultrasuoni consentono ai professionisti medici di guardare all'interno dei nostri corpi.

Queste misurazioni sismiche hanno permesso agli scienziati di visualizzare queste zone a velocità ultrabassa in alcune regioni lungo il confine nucleo-mantello, osservando il rallentamento delle onde sismiche che li attraversano. Ma sapere che esistono UVZ non ha spiegato cosa li ha causati.

Però, recenti scoperte sulla chimica del ferro e dell'ossigeno nelle condizioni della Terra profonda forniscono una risposta a questo mistero di lunga data.

Si scopre che l'acqua contenuta in alcuni minerali che vengono trascinati nella Terra a causa dell'attività tettonica delle placche potrebbe, a pressioni e temperature estreme, scissione, liberando idrogeno e consentendo all'ossigeno residuo di combinarsi con il ferro metallico dal nucleo per creare un nuovo minerale ad alta pressione, perossido di ferro.

Guidato da Ho-kwang "Dave" Mao dei Carnegie, il team di ricerca ritiene che fino a 300 milioni di tonnellate di acqua potrebbero essere trasportate nell'interno della Terra ogni anno e generare in profondità, enormi serbatoi di biossido di ferro, che potrebbe essere la sorgente delle zone a velocità ultrabassa che rallentano le onde sismiche al confine nucleo-mantello.

Per testare questa idea, il team ha utilizzato strumenti sofisticati presso l'Argonne National Laboratory per esaminare la propagazione delle onde sismiche attraverso campioni di perossido di ferro che sono stati creati in condizioni di pressione e temperatura simili a quelle della Terra profonda utilizzando una cella a incudine di diamante riscaldata al laser. Hanno scoperto che una miscela di roccia normale del mantello con il 40-50 percento di perossido di ferro aveva la stessa firma sismica delle enigmatiche zone a velocità ultrabassa.

Per il gruppo di ricerca, uno degli aspetti più entusiasmanti di questa scoperta è il potenziale di un serbatoio di ossigeno nelle profondità dell'interno del pianeta, che, se rilasciati periodicamente sulla superficie terrestre, potrebbero alterare significativamente l'atmosfera primitiva della Terra, potenzialmente spiegando il drammatico aumento dell'ossigeno atmosferico che si è verificato circa 2,4 miliardi di anni fa secondo la documentazione geologica.

"Trovare l'esistenza di un gigantesco serbatoio di ossigeno interno ha molte implicazioni di vasta portata, " ha spiegato Mao. "Ora dovremmo riconsiderare le conseguenze di sporadici esplosioni di ossigeno e le loro correlazioni con altri grandi eventi nella storia della Terra, come la formazione di ferro a bande, Palla di neve Terra, estinzioni di massa, basalti alluvionali, e spaccature supercontinentali."