地球岩浆海洋中的铁在地下深处锻造出钻石

一项新的研究表明，在早期地球熔融海洋中，涉及铁的歧化反应使二氧化碳被泵入地下，并以钻石的形式储存起来。这一发现可能会解开地球上大部分碳是如何被锁在内部的谜团。

在早期，地球表面被岩浆海洋所覆盖。地球的地幔在这一时期急剧减少;然而，对地球上最古老岩石中氧气的测量表明，在第一批岩石形成时，地幔已经发生了变化——有什么东西氧化了地幔。

一种理论涉及到桥锰矿(Mg,Fe)SiO_3.铝是地球地幔中含量最丰富的矿物。Bridgmanite喜欢铁处于铁态，如Fe(III)。^．．然而，当更多的这种矿物在铁(II)存在下产生时，亚铁经历歧化反应，自氧化和还原生成铁(III)和金属铁，氧化地幔。

现在，来自德国拜罗伊特大学的一组研究人员发现，即使矿物失去了晶体结构，这种反应也会发生。研究人员使用大体积压力机，在他们的样品上施加23GPa，并通过电流，产生了类似于早期地球上岩浆的硅酸盐熔体。

“发生的事情是，在熔体中有这种歧化，铁金属下降到核心。然后电荷不平衡，剩下Fe^{3 +}然后对流到地幔的顶部，”拜罗伊特团队的凯瑟琳·麦卡蒙说。“当我们看到更大的图景时，我们看到在熔融的地球内部有一个强烈的氧化态梯度，这为电子的移动创造了可能性。”

通过这种氧化还原梯度，移动电子可以影响其他元素，比如碳。大气中的二氧化碳可以被泵入地下，被还原成钻石并储存起来。这就可以解释为什么大气中的其他挥发物，如氢和氮，不像碳那样集中在地下——地球上的大部分碳都储存在地壳岩石中。

研究人员还推测，这一过程可以解释不同行星大气之间的差异。地球上的岩浆海洋是在地球被陨石撞击时形成的。金星从未经历过这样的撞击，也从未有过深厚的岩浆海洋。这可能是它的大气中二氧化碳含量更丰富的原因。

”“我喜欢这个想法……它确实有助于解释为什么地球的地幔相对氧化，”美国宾夕法尼亚州立大学的地球科学家James Kasting说。“(这种机制)解释了我所熟悉的任何其他机制都无法解释的事情。”