Dal Lava alla Vita: L'Oceano di Magma fortemente ossidato dall'Antica Terra

La ricerca ha fornito nuove intuizioni sull'atmosfera della Terra primitiva, suggerendo che sia stata formata dal degassamento di volatili provenienti da un oceano di magma con uno stato di ossidazione superiore rispetto a quanto si pensasse in precedenza. Lo studio ha rilevato che l'oceano di magma della Terra primitiva aveva dieci volte il contenuto di Fe3+ della parte superiore del mantello odierno, dando luogo a un'atmosfera ricca di CO2 e SO2.

Nuove ricerche suggeriscono che la Terra primitiva avesse un oceano di magma altamente ossidato, il che ha portato a un'atmosfera ricca di CO2 e SO2. L'accrezione successiva di materiali riducenti è stata fondamentale per creare un ambiente abitabile.

Elucidare l'atmosfera e l'ambiente superficiale della Terra primitiva, specialmente prima dell'origine della vita, è fondamentale per comprendere l'abitabilità della Terra. Si è pensato che l'atmosfera dei pianeti terrestri sia stata formata dal degassamento di volatili dall'interno e la sua composizione è principalmente controllata dallo stato di ossidazione del mantello. Per comprendere lo stato di ossidazione del mantello, l'abbondanza di ferro ferroso (Fe2+) e ferrico (Fe3+) nel mantello è fondamentale perché lo stato di ossidazione del mantello varia con l'abbondanza relativa di questi due ossidi di ferro.

La luminosa area al centro dell'immagine mostra un materiale metallico raffreddato rapidamente e l'area grigia circostante indica un materiale silicato raffreddato rapidamente. Il campione è stato inserito in una capsula di grafite, che si trasforma in diamante durante gli esperimenti di riscaldamento. Crediti: Geodynamics Research Center, Università di Ehime

L'Università di Ehime in Giappone ha condotto uno studio sperimentale che mostra che l'efficienza di formazione di Fe3+ tramite la disproporzione redox di Fe2+ in magma saturo di metallo a pressioni elevate corrispondenti alla profondità del mantello inferiore è superiore a quanto si pensasse in precedenza. In questa reazione, Fe3+ e ferro metallico (Fe0) si formano a partire da 2Fe2+, e la segregazione di Fe0 nel nucleo aumenta il contenuto di Fe3+ nel magma residuo e il suo stato di ossidazione. I risultati sperimentali indicano che il contenuto di Fe3+ nell'oceano di magma della Terra durante la formazione del nucleo era circa di un ordine di grandezza superiore rispetto al mantello superiore attuale.

Ciò suggerisce che l'oceano di magma fosse molto più ossidante rispetto al mantello terrestre attuale dopo la formazione del nucleo, e che l'atmosfera formata dal degassamento di volatili da un magma così altamente ossidante sarebbe stata ricca di CO2 e SO2.

Inoltre, gli autori hanno scoperto che lo stato di ossidazione stimato dell'oceano di magma della Terra può spiegare quello dei magmi adeani di oltre 4 miliardi di anni fa tramite deduzioni dai registri geologici. Poiché l'efficienza di formazione di biomolecole in un'atmosfera ricca di CO2 è piuttosto bassa, gli autori hanno ipotizzato che l'accrezione tardiva di materiali riducenti dopo la formazione della Terra abbia svolto un ruolo importante nell'apportare molecole organiche biologicamente disponibili e nella formazione di un ambiente abitabile.

Finanziamenti: Japan Society for the Promotion of Science