Come è cambiato lo stato di ossidazione dell’atmosfera e del mantello della Terra
Il mantello altamente ossidato della Terra primitiva potrebbe aver portato a un ambiente superficiale simile a quello di Venere
Lo stato attuale del mantello superiore potrebbe essere stato influenzato dal ferro metallico proveniente da materiali aggiunti dopo la formazione della Terra.
• Come è cambiato lo stato di ossidazione dell’atmosfera e del mantello della Terra?
• Ricerca precedente e nuove intuizioni
• Cristallizzazione e implicazioni atmosferiche
Come è cambiato lo stato di ossidazione dell’atmosfera e del mantello della Terra?
Il legame tra l’interno di un pianeta e la sua superficie svolge un ruolo fondamentale nella comprensione della formazione dell’ambiente superficiale di un pianeta. La distribuzione del ferro ferroso (Fe2+) e del ferro ferrico (Fe3+) nei mantelli dei pianeti rocciosi determina lo stato di ossidazione del mantello. Questo, a sua volta, influenza la composizione dei gas vulcanici e la capacità del mantello di immagazzinare volatili, tra cui elementi essenziali per la vita come l’idrogeno e il carbonio.
Quindi, determinare la distribuzione di Fe2+ e Fe3+ nel mantello immediatamente dopo la sua formazione offre informazioni cruciali sull’ambiente superficiale prima dell’emergenza della vita e l’inizio dei pianeti abitabili.
Ricerca precedente e nuove intuizioni
Nelle ricerche precedenti, gli scienziati hanno dimostrato che l’oceano di magma della Terra era più arricchito di Fe3+ rispetto al mantello superiore attuale, e quindi, altamente ossidante (Kuwahara et al., 2023, Nat. Geosci.). Si è posta una domanda: come è diminuito lo stato di ossidazione del mantello superiore a quello che osserviamo oggi? Per trovare una risposta, gli scienziati hanno esplorato la possibilità che Fe3+ fosse integrato nel mantello inferiore durante la fase di cristallizzazione dell’oceano di magma.
Cristallizzazione e implicazioni atmosferiche
I risultati hanno rivelato che la cristallizzazione di bridgmanite, il minerale più dominante del mantello inferiore, non incorpora preferenzialmente Fe3+ rispetto al magma coesistente. Questo indica che anche il mantello superiore della Terra primitiva era altamente ossidato se l’oceano di magma della Terra era ricco di Fe3+. L’atmosfera formata dalla degassazione di volatili da un mantello così altamente ossidante sarebbe stata ricca di CO2 e SO2, formando così un ambiente superficiale simile a quello di Venere.
Il processo di cristallizzazione dell’oceano di magma non può ridurre lo stato di ossidazione del mantello superiore
Gli autori hanno proposto la riduzione del mantello superiore da parte del ferro metallico contenuto nei materiali che si sono aggiunti in ritardo dopo la formazione della Terra. Infatti, la quantità di ferro metallico consegnato dai materiali che si sono aggiunti in ritardo, vincolata dall’abbondanza di elementi altamente siderofili (amanti del ferro) nel mantello della Terra, è paragonabile a quella necessaria per ridurre lo stato di ossidazione del mantello superiore all’attuale.