La razón por la que la atmósfera de la Tierra ha contenido tanto oxígeno desde hace unos dos mil millones de años en comparación con las atmósferas de otros planetas conocidos ha sido durante mucho tiempo un misterio. Investigadores del Instituto Bávaro de Investigación de Geoquímica y Geofísica Experimental (BGI) de la Universidad de Bayreuth utilizaron recientemente experimentos de alta presión para corroborar una sospecha hasta ahora no probada:en la historia geológica temprana, la alta presión en los océanos de magma desencadenó procesos que dieron como resultado que el manto superior de la Tierra se oxidara mucho. Posteriormente, esto llevó a que los compuestos ricos en oxígeno, como el dióxido de carbono y el vapor de agua, escaparan del manto a la atmósfera. Los científicos han presentado sus hallazgos en la revista. Ciencias .

Se sabe desde hace algún tiempo que durante la formación de la Tierra muchos cuerpos celestes más pequeños, los llamados embriones planetarios y planetoides, impactan en su superficie. En el proceso se liberaron enormes cantidades de energía, derritiendo grandes cantidades de roca. Se formaron océanos de magma caliente en el manto de la Tierra, extendiéndose a una profundidad de hasta 2, 500 kilómetros y que contiene hierro oxidado Fe ²⁺ ("hierro ferroso"). Los científicos de Bayreuth simularon las presiones que actuaban sobre Fe ²⁺ en los océanos de magma en una serie de experimentos de alta presión. Para este propósito, En los laboratorios de BGI se generaron presiones de más de 20 gigapascales. "Eso es el equivalente a poner toda la masa de la Torre Eiffel en un objeto del tamaño de una pelota de golf, "dice Katherine Armstrong, autor principal del estudio, quien recibió su doctorado de la Universidad de Bayreuth y ahora trabaja en la Universidad de California Davis.

En numerosas ejecuciones experimentales, Fe ²⁺ -La roca que contiene fue expuesta a presiones extremadamente altas de magnitud similar. Resultó que Fe ²⁺ no permanece estable en estas condiciones:En lugar de Fe ²⁺ , los productos ejecutados al final de los experimentos contenían una pequeña proporción de hierro no oxidado Fe ⁰ ("hierro metálico") por un lado, y una gran proporción del hierro Fe más fuertemente oxidado ³⁺ ("hierro férrico") por el otro. A la presión más alta alcanzada, El 96 por ciento del hierro contenido en las muestras fue Fe ³⁺ .

Estos resultados confirman experimentalmente por primera vez la hipótesis de que en la historia geológica temprana, grandes cantidades de Fe ³⁺ se formaron que quedaron en el manto superior después del enfriamiento de la Tierra. Mientras tanto, el hierro no oxidado formado en los océanos de magma pronto se hundió hasta el núcleo de la Tierra debido a su alta densidad. Como resultado, el manto superior de la tierra quedó en un estado relativamente fuertemente oxidado. No muy por debajo de la superficie de la Tierra, Se desarrollaron varias condiciones fisicoquímicas que a lo largo de miles de millones de años provocaron la liberación de grandes cantidades de compuestos ricos en oxígeno en la atmósfera de la Tierra. especialmente dióxido de carbono y vapor de agua, en lugar de los compuestos reducidos metano e hidrógeno.

"En nuestro nuevo estudio, no afirmamos que el alto contenido de oxígeno de la atmósfera de la Tierra en comparación con otros planetas se deba únicamente a cambios de alta presión en el hierro. Pero una cosa parece estar clara:estos procesos jugaron un papel importante en la Tierra al estar rodeada por una atmósfera rica en oxígeno, "dice la Dra. Catherine McCammon del Instituto Bávaro de Investigación de Geoquímica y Geofísica Experimentales, quien estuvo muy involucrado en la investigación.