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2024-09-11 05:32:48
研究者らは、地球のマントルと大気の進化を追跡するために「潜在的酸素フガシティ」パラメータを導入し、固有のfO2変化ではなくマントルの冷却が大気中の酸素レベルに影響を与えていることを示した。クレジット：IOCAS
研究者らは地球のマントルと大気の進化を追跡するために「潜在的酸素フガシティ」パラメータを導入し、マントルの冷却が内在的酸素ではなく、 ふO2の変化は大気中の酸素レベルに影響を与えます。
酸素逃散能（ふマントルの酸素濃度は、マントル内での揮発性物質の挙動と移動を決定し、マントルを起源とするマグマ活動中に放出される揮発性物質の種類と量に影響を与えます。これにより、大気の組成が調整されます。
研究者らは 中国科学院海洋研究所（IOCAS）は、共同研究者とともに、最近、潜在的酸素フガシティという新しいパラメータを提案した。これは、 ふ異なる深さで形成された溶融物の O2 特性。
現在の研究 ふマントルのO2は主に ふマントル由来の溶融物のO2。しかし、圧力によってガーネット中のFe3+の安定性が増すため、マントル組成が変化しない場合、マントルのfO2は深さとともに減少します。したがって、 ふ異なる深さから生じた溶融物中のO2の違いは、マントルの固有の違いではなく、マントル温度に強く依存するマグマ起源の深さの変化を反映している可能性がある。 ふO2（Fe3+/ΣFe比）。
潜在的酸素フガシティの定義
研究者らが提案したパラメータは、「潜在温度」の古典的な定義に類似しており、 ふ減圧中に溶融がないと仮定した場合の 1 GPa におけるマントルの O2。
「潜在的酸素フガシティ」パラメータを使用すると、異なる深さのマントル源の酸化還元状態を直接比較することができ、マントルの酸化還元状態の進化を制限できます。
「冥王代以降のマントルの酸化還元状態の進化を解明することは、深層炭素循環、大気組成の進化、生命の起源などの重要な科学的疑問を理解する上で極めて重要です」と、本研究の筆頭著者でありIOCASの研究員でもあるFangyi Zhang博士は述べた。
この研究は ネイチャーコミュニケーションズ 8月10日。
研究結果：古代と現代のマントルfO2
研究者らは、自らが開発した「潜在的酸素フガシティ」パラメータを使用して、38億年前以降の地球全体の通常の環境マントル由来の玄武岩とマントルプルーム由来のコマチアイトおよびピクライトに関するデータを収集し、マントルの酸化還元状態と熱史の進化を制限しました。
結果は、 ふ始生代マグマの O2 は、始生代以降のマグマの O2 よりも大幅に低かった。一方、マグマの fO2 は、マントルのポテンシャル温度および融解圧力と強い負の相関関係を示した。
「これは、始生代マントルの高い潜在温度が深く広範囲の部分溶融を引き起こし、下部マントル層を生成した可能性があることを示している。 ふ「太古代のマグマのO2」とFangyi Zhang博士は語った。
正規化した後、 ふマントル由来のマグマのO2を「潜在的酸素フガシティ」と比較したところ、張氏らは、 ふ周囲のマントルとマントルプルーム源（下部マントル）の両方の O2 は冥王代以来一定のままです。
「 ふ「マントル由来のマグマのO2濃度は、融解の深さと範囲の変化によるものだ」と、研究の共著者でローマ・ラ・サピエンツァ大学の研究者、ヴィンチェンツォ・スタグノ准教授は述べた。
変化 ふマントル由来のマグマのO2は放出された揮発性物質の組成に影響を及ぼし、大気の組成に影響を与えた。これまでの研究では、マントルの ふ始生代以降のO2の増加は大気中のO2濃度の上昇を促した。しかし、この研究は、 ふマントル由来のマグマの O2 は、実際にはマントルの長期にわたる冷却によって促進され、その結果、融解深度が減少し、それによって大気の組成に影響を与えました。
この研究は、マントルの熱状態と酸化還元状態、および大気の組成の進化を独自に統合し、「地球の多球システムの共進化の歴史を理解するための新たな視点」を提供していると、研究の責任著者である孫衛東教授は述べた。
参考文献: Fangyi Zhang、Vincenzo Stagno、Lipeng Zhang、Chen Chen、Haiyang Liu、Congying Li、Weidong Sun著「冥王代以降の地球マントルの一定の酸化状態」、2024年8月10日、Nature Communications。
DOI: 10.1038/s41467-024-50778-z
#新たなマントル研究が地球の大気中の酸素増加の鍵を解明