La division de l'eau en hydrogène et oxygène est un thème majeur dans le développement de technologies propres, source d'énergie abondante. Une nouvelle étude menée par un groupe de recherche international a révélé que lorsque l'eau rencontre le noyau de fer de la Terre, les pressions et températures extrêmement élevées existant à la limite noyau-manteau peuvent naturellement provoquer la division de l'eau en hydrogène et en dioxyde de fer super oxydé. L'hydrogène libéré et l'oxygène retenu dans le dioxyde ont de nombreuses implications et conséquences de grande envergure, y compris les comportements de la frontière noyau-manteau comme un énorme générateur d'hydrogène, la séparation des cycles profonds de l'eau et de l'hydrogène de la Terre, et l'accumulation de plaques riches en oxygène.

L'article, publié dans le Revue scientifique nationale , est le résultat d'une collaboration internationale entre le Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR) en Chine et Carnegie Institution for Science à Washington, DC, et Département des géosciences, Université de Stanford. Ils ont mené des études expérimentales à haute pression et température et des calculs théoriques sur la réaction entre l'eau et le fer et ont sondé les produits de réaction avec des sources de rayons X synchrotron à la source avancée de photons, Laboratoire National d'Argonne. Ils ont observé une série d'oxydes de fer de composition intermédiaire et d'hydrure de fer, avec le produit final d'hydrogène et le nouveau dioxyde de fer super oxydé.

Les auteurs soutiennent que, sur la base de notre connaissance de l'eau dans les dalles s'enfonçant dans l'intérieur profond à la suite du mouvement de la tectonique des plaques, 300 millions de tonnes d'eau par an pourraient être entraînées et rencontrer du fer dans le noyau. Cela pourrait générer une grande quantité d'hydrogène libre à la frontière noyau-manteau à 2900 kilomètres sous la surface. Une source d'hydrogène aussi riche est bien au-delà de notre portée. Mais comprendre la géochimie des volatiles profonds passera par l'étude du retour de l'hydrogène à la surface sous forme d'hydrogène libre, sous forme d'hydrures de carbone par réaction avec le carbone, sous forme d'hydrures par réaction avec l'azote, soufre, et halogènes, ou sous forme d'eau après recombinaison avec de l'oxygène en remontant.

Par ailleurs, les auteurs soulignent que l'accumulation continue de dioxyde de fer super-oxydé à la frontière noyau-manteau tout au long de l'histoire de la Terre peut créer des domaines importants détectables par des sondes sismiques. De tels domaines peuvent rester indéfiniment à la frontière noyau-manteau sans perturbation. Cependant, ils sont déplacés en termes de leur chimie fortement oxydée dans l'environnement réduit près du noyau de fer. En cas de surchauffe du noyau, une quantité massive d'oxygène pourrait être libérée et jaillir à la surface, provoquant un épisode colossal tel que le grand événement d'oxydation il y a 2,4 milliards d'années, qui a pompé de l'oxygène dans l'atmosphère et permis à la vie aérobie de se développer.

"Cette réaction de division de l'eau récemment découverte sur la Terre du milieu affecte la géochimie de l'atmosphère à l'intérieur profond, " a déclaré l'auteur principal Ho-kwang Mao. " De nombreuses théories antérieures doivent être réexaminées maintenant. "