Les réservoirs de fer riche en oxygène entre le noyau et le manteau terrestres pourraient avoir joué un rôle majeur dans l'histoire de la Terre, y compris l'éclatement des supercontinents, des changements drastiques dans la composition atmosphérique de la Terre, et la création de la vie, selon les récents travaux d'une équipe de recherche internationale publiés dans Revue scientifique nationale .

L'équipe, qui comprend des scientifiques de Carnegie, Université de Stanford, le Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research en Chine, et l'Université de Chicago—ont sondé la chimie du fer et de l'eau sous les températures et pressions extrêmes de la frontière noyau-manteau de la Terre.

Lorsque l'action de la tectonique des plaques attire les minéraux contenant de l'eau assez profondément pour rencontrer le noyau de fer de la Terre, les conditions extrêmes amènent le fer à saisir les atomes d'oxygène des molécules d'eau et à libérer les atomes d'hydrogène. L'hydrogène s'échappe à la surface, mais l'oxygène est piégé dans le dioxyde de fer cristallin, qui ne peut exister que sous des pressions et des températures aussi intenses.

En utilisant des calculs théoriques ainsi que des expériences de laboratoire pour recréer l'environnement de la frontière noyau-manteau, l'équipe a déterminé que le dioxyde de fer peut être créé à l'aide d'une cellule à enclume de diamant chauffée au laser pour placer des matériaux sous une pression atmosphérique comprise entre environ 950 et 1 million de fois et plus de 3, 500 degrés Fahrenheit.

« Sur la base de notre connaissance de la composition chimique des plaques qui sont entraînées dans l'intérieur profond de la Terre par la tectonique des plaques, nous pensons que 300 millions de tonnes d'eau pourraient être transportées pour rencontrer le fer dans le noyau et générer des roches massives de dioxyde de fer chaque année, ", a déclaré l'auteur principal Ho-kwang "Dave" Mao.

Ces roches solides extrêmement riches en oxygène peuvent s'accumuler régulièrement d'année en année au-dessus du noyau, devenir gigantesque, tailles semblables à celles d'un continent. Un événement géologique qui a réchauffé ces roches de dioxyde de fer pourrait provoquer une éruption massive, libérant soudainement une grande quantité d'oxygène à la surface.

Les auteurs émettent l'hypothèse qu'une telle explosion d'oxygène pourrait mettre une énorme quantité de gaz dans l'atmosphère terrestre, suffisamment pour provoquer le soi-disant grand événement d'oxygénation, qui s'est produit il y a environ 2,5 milliards d'années et a créé notre atmosphère riche en oxygène, conditions qui ont déclenché l'augmentation de la vie dépendante de l'oxygène telle que nous la connaissons.

"Cette réaction de séparation de l'eau à haute température et à pression intense récemment découverte affecte la géochimie de l'intérieur profond à l'atmosphère", a déclaré Mao. "De nombreuses théories antérieures doivent être réexaminées maintenant.