İlk Dünya’nın yüksek oranda oksitlenmiş mantosu, Venüs benzeri bir yüzey ortamına yol açmış olabilir. Üst mantonun mevcut durumu, Dünya’nın oluşumundan sonra eklenen malzemelerden gelen metalik demirden etkilenmiş olabilir.
Dünyanın atmosferi ve manto oksidasyon durumu nasıl değişti?{ 4}
Bir gezegenin iç kısmı ile yüzeyi arasındaki bağlantı, bir gezegenin yüzey ortamının oluşumunun anlaşılmasında çok önemli bir rol oynar. Kayalık gezegenlerin mantolarındaki demir (Fe2+) ve ferrik (Fe3+) demirin dağılımı, mantonun oksidasyon durumunu belirler. Bu da volkanik gazların bileşimini ve mantonun, hidrojen ve karbon gibi kritik, yaşam için gerekli elementler de dahil olmak üzere uçucu maddeleri depolama kapasitesini etkiler.
Bu nedenle, mantodaki Fe2+ ve Fe3+ dağılımının anında belirlenmesi oluşumundan sonraki hali, yaşamın ortaya çıkmasından önceki yüzey ortamı ve yaşanabilir gezegenlerin başlangıcı hakkında çok önemli bilgiler sunar.
Görüntünün alt kısmındaki karanlık bölge kristalize bridgmaniti, dendritik bölgeyi ise gösterir. üst kısımdaki doku söndürülmüş erimeyi gösterir. Katkı Sağlayan: Jeodinamik Araştırma Merkezi, Ehime Üniversitesi
Önceki Araştırmalar ve Yeni Anlayışlar
Önceki araştırmalarda bilim adamları, Dünya’nın magma okyanusunun Fe3+ açısından mevcut üst mantoya göre daha zengin olduğunu göstermişti ve bu nedenle oldukça oksitleyicidir (Kuwahara ve diğerleri, 2023, Nat. Geosci.). Bir soru ortaya çıktı: Üst mantonun oksidasyon durumu bugün gözlemlediğimiz düzeye nasıl düştü? Bilim insanları bir yanıt bulmak için, magma okyanusunun kristalleşme aşaması sırasında Fe3+’nın alt mantoya entegre olma potansiyelini araştırdılar.
Kristalleşme ve Atmosfer Etkileri
Bulgular, bridgmanitin kristalleşmesinin, En baskın alt manto minerali olan , birlikte var olan magmaya kıyasla tercihli olarak Fe3+ içermez. Bu, Dünya’nın magma okyanusunun Fe3+ açısından zengin olması durumunda, erken Dünya’nın üst mantosunun da yüksek oranda oksitlendiğini gösterir. Bu kadar yüksek derecede oksitleyici bir mantodan uçucu maddelerin gazının alınmasıyla oluşan atmosfer, CO2 ve SO2 açısından zengin olacak ve dolayısıyla Venüs benzeri bir yüzey ortamı oluşturacaktı.
Çünkü magma okyanusunun kristalleşme süreci, üst mantonun oksidasyonunu azaltamaz. Yazarlar, Dünya’nın oluşumundan sonra geç biriken materyallerde bulunan metalik demirin üst mantoyu azaltmasını önerdiler. Aslında, Dünya’nın mantosundaki yüksek oranda siderofil (demir seven) elementlerin bolluğu nedeniyle kısıtlanan, geç biriken malzemeler tarafından sağlanan metalik demir miktarı, üst mantonun oksidasyon durumunu günümüze indirmek için gereken miktarla karşılaştırılabilir.
{6 }Bu hipotezi test etmek için mantonun oksidasyon durumuna ilişkin başka jeolojik kısıtlamalar gereklidir.
Kaynak: Hideharu Kuwahara tarafından yazılan “Fe2+ ve Fe3+’nın bridgmanit ve silikat eriyiği arasında bölünmesi: Dünyanın mantosunun redoks evrimi için çıkarımlar” ve Ryoichi Nakada, 25 Mayıs 2023, Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları.
DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118197