При давлении 7 гигапаскалей силикатное стекло из расплава синтетического базальта удерживало более 5% избыточного кислорода по массе. Об этом 16 октября 2026 года сообщила Science China Press, описав исследование китайских и нидерландских учёных, опубликованное в журнале National Science Review. Авторы предполагают, что поднимающаяся магма могла переносить кислород из глубин Земли. Но лабораторный результат сам по себе не доказывает, что именно этот механизм насытил кислородом древнюю атмосферу.

Что показали опыты с базальтовым расплавом

Учёные плавили синтетический базальт при температуре 1200–1800 °C и давлении от одной атмосферы до 7 гигапаскалей. В образцы добавляли оксид платины, чтобы создать богатую кислородом среду. После охлаждения измеряли состав стекла, затем вычитали кислород, необходимый для соединения с остальными элементами, а также кислород из воды и углекислого газа. Оставшийся объём назвали «избыточным кислородом».

При атмосферном давлении избыточного кислорода было почти ноль, а при 7 гигапаскалях его доля превысила 5% по массе. В контрольных опытах без оксида платины получили 0,2–0,5%. Рамановская спектроскопия не обнаружила газообразного кислорода, что согласуется с его присутствием в структуре стекла, а не в отдельных пузырьках. При охлаждении часть кислорода могла улетучиться, поэтому измеренные значения, вероятно, ниже того количества, которое способен удерживать расплав.

Компьютерное моделирование упрощённой системы магний–кремний–кислород тоже показало рост содержания кислорода с давлением. Расчётные значения оказались ниже экспериментальных. Модель также указала на небольшую долю связей, похожих на пероксидные.

Механизм можно условно сравнить с губкой, которая под давлением вбирает больше воды, а при подъёме и снижении давления постепенно её отдаёт. В опыте речь шла не о воде и не о пузырьках кислорода, а о кислороде, встроенном в силикатное стекло. Такая аналогия помогает понять идею переноса, но не доказывает, что процесс шёл в нужных масштабах на древней Земле.

Как это может быть связано с атмосферой

Авторы предполагают, что магма из окисленных областей мантии могла подниматься и высвобождать часть кислорода по мере падения давления. Это, в свою очередь, могло влиять на верхнюю мантию, земную кору и атмосферу. Исследователи связывают такую возможность с периодом примерно 2,5–2,0 млрд лет назад, когда содержание кислорода в атмосфере заметно росло и формировались некоторые крупные магматические провинции.

Авторы подсчитали: если бы магма, извергавшаяся в тот период, высвободила 0,27% избыточного кислорода по массе, этого теоретически хватило бы для всего запаса кислорода в современной атмосфере. Это не измерение древних выбросов и не оценка того, сколько кислорода действительно попало в атмосферу. Опыты проводили на синтетическом базальте, в том числе с добавлением оксида платины, поэтому роль магмы в насыщении атмосферы пока остаётся гипотезой.

Исследование Yongjiang Xu и соавторов опубликовано в National Science Review. Описание методики и результатов приводит Science China Press в материале Phys.org. Для разбора публикации можно обратиться к специалисту по подготовке научных статей.

Схема предполагаемого переноса кислорода магмой из глубин Земли к поверхности; механизм предложен как гипотеза, а не доказан для древней атмосферы.

Фото: David Zherdenovsky / Pexels