今日Nature: 中国科学家寻找生命的泉源—地球深部的氧
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我们的生命倚赖于空气中的氧，但是空气中不是一开始就有氧的。地质学家们发现，在地球漫长的46亿年中，前一半古老历史的大气里并不含氧。直到24亿年前，地球发生了“大氧化事件”，空气中的自由氧突然飙升到百分之二十，维持至今，才会有人类的存在。北京高压科学研究中心（高科）主任毛河光院士带领国际科研团队，一年来系统化探索大氧化事件的根源，锁定在了高压下才存在的铁的新氧化物——过氧化铁。该团队最新的研究更发现过氧化铁确实与核幔交界处超低速区的地震波速度符合。说明该区域可能有大量过氧化铁存在。当其所含氧爆发时，即能产生大氧化事件。此成果刊登在11月23日的《自然》期刊上（Liu及合作者，Nature, 2017)。
地球上的氧绝大部分和其他元素结合成氧化物，无法像空气中的氧自由存在。以往人们认为因为地球内部巨大的铁核的还原作用，更不可能有自由氧。但是去年高科的金德荣和胡清揚分别使用理论计算和实验，发现在地球深部高温高压条件下，铁可以形成非常富氧的过氧化铁。在更高温度下可以释放自由氧。首次为大氧化事件的深部理论建立了可能性基础。去年发表在《自然》期刊上（Hu及合作者，Nature, 2016)。
该团队继续研究高压下水和铁的化学反应，发现当随板块下沉的含水矿物中的水在高温高压下接触到地核的铁时，会生成过氧化铁而释放氢。长期累积能产生十公里以上厚度的富氧块。一旦突然释放氧，即能足以造成大氧化事件。该成果刊登在《国家科学评论》期刊上（Mao及合作者，National Science Review, 2017)。同时高科研究压力造成富水矿物的成果，也在《自然地学》期刊上发表（Hwang及合作者，Nature Geoscience, 2017)。
地震波成像显示地球内部的结构，黄色表示地幔地核边界超低速带
地核地幔间如果有一层富氧块，我们如何探测证实呢？我们透视接触不到的地球深部，是靠地震波穿透内部，由全球的地震网站不断收录分析。形成内部三维图像。犹如超声波透视人体内部的器官三维成像。图像显示的是声波特性，真正要了解到底是何物，还须要知道不同物质的声波性质。在地核地幔边界，确实有一层十几公里厚奇怪的超低速区。它的纵波速比周围约低10%；横波速约低30%。以往没有很好的解释。高科中心的胡清揚和斯坦福大学的刘锦两位博士后，率先利用金刚石压砧装置在核幔边界的温度压力下合成了过氧化铁。用美国阿冈国家实验室的先进光子源X光衍射和谱学方法原位测量了过氧化铁的波速。确实可以用来解释以往令人困惑的超低速区。
“发现地球深部有大片的储氧区还有非常深远的意义”, 毛河光院士说道。“当我们思考氧储存到极限爆发时会如何？这几乎可以解释地球历史上发生的所有大事：包括大氧化事件、条纹铁层、雪球地球、生物大灭绝、洪流玄武岩、以至超大陆的分离合併”。
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https://www.nature.com/articles/nature24461
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