Древние кристаллы циркона указали на раннее проникновение кислорода в недра Земли

Анализ кристаллов циркона возрастом 3,4 миллиарда лет показал, что кислород начал поступать в глубинные слои Земли значительно раньше, чем предполагалось. Это открытие меняет представления о взаимодействии поверхности планеты и её недр на заре геологической истории.

Исследовательская группа из Университета Портсмута (Великобритания) изучила образцы пород из Австралии, Финляндии, Южной Африки, Бразилии и Шотландии. Внутри древних цирконов сохранились микроскопические включения апатита, которые не претерпели изменений за миллиарды лет. Именно эти включения стали ключом к пониманию ранних геохимических процессов.

С помощью мощной рентгеновской спектроскопии учёные измерили соотношение различных форм серы в апатите. Поскольку степень окисления серы напрямую зависит от количества доступного кислорода, этот показатель позволил восстановить условия, существовавшие в момент образования кристаллов. Результаты показали, что уже 3,4 миллиарда лет назад в мантию над зонами субдукции поступал окисленный материал.

Согласно общепринятым представлениям, заметное насыщение атмосферы кислородом произошло лишь в ходе Великой кислородной катастрофы около 2,3–2,2 миллиарда лет назад. Однако новые данные свидетельствуют о том, что окислительные процессы в недрах начались гораздо раньше. Это означает, что поверхностные и глубинные оболочки планеты были связаны активнее, чем считалось до сих пор.

Авторы работы объясняют наблюдённый эффект прогрессивным окислительным выветриванием на древних континентах. Даже незначительные, кратковременные «всплески» кислорода в атмосфере приводили к образованию окисленных соединений серы, которые затем вместе с погружающимися океаническими плитами попадали в мантию. Там они повышали её окислительный потенциал, запуская обратную связь между поверхностными и глубинными процессами.

Особый интерес вызывает то, что подобный механизм действовал ещё до широкого распространения свободного кислорода. Это помогает объяснить, как в архейском эоне формировались условия, необходимые для зарождения и раннего развития жизни. Ведь окислительно-восстановительные реакции играют ключевую роль в биохимических циклах.

Учёные подчёркивают фундаментальный характер своей работы. Она не только уточняет хронологию кислородной эволюции Земли, но и предлагает новый взгляд на то, как субдукция и выветривание совместно влияли на состав мантии на протяжении миллиардов лет. Понимание этих процессов приближает к ответу на вопрос, почему наша планета стала обитаемой.