Experimenten en simulaties onder leiding van HPSTAR-onderzoekers suggereren dat gesmolten gesteente onder extreme druk 'overtollige zuurstof' kan opnemen, wat erop wijst dat oud vulkanisme de atmosfeer van zuurstof kan hebben voorzien.
Onderzoekers melden dat gesmolten gesteente diep in de aarde veel meer zuurstof kan bevatten dan lang werd aangenomen. Volgens een studie in National Science Review, samengevat door ScienceDaily, werd het werk geleid door dr. Yanhao Lin en dr. Ho-kwang Mao van het Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR), samen met prof. Haiyang Niu van de Northwestern Polytechnical University en prof. Wim van Westrenen van de Vrije Universiteit Amsterdam. Tot nu toe gold de zuurstof in magma als vastgelegd door de chemie ervan, namelijk de hoeveelheden en ladingstoestanden van elementen zoals silicium, magnesium en ijzer, en niet als een stof die een smelt kan opnemen en afgeven zoals water of koolstofdioxide.
Om dat te testen verhitte het team een synthetische versie van mid-oceanische-rug-basalt bij drukken van normale luchtdruk tot 7 gigapascal, ongeveer 69.000 keer de druk aan het oppervlak, en bij temperaturen tussen 1.200 en 1.800 °C. Ze voegden platinaoxide toe om een zuurstofrijke omgeving te creëren, koelden de monsters snel af tot glas en maten wat erin was opgesloten. Bij normale luchtdruk bevatte het glas vrijwel geen 'overtollige zuurstof', maar bij 7 gigapascal was dat meer dan 5% van het monstergewicht, tegenover slechts 0,2% tot 0,5% in vergelijkbare proeven zonder platinaoxide. Ramanspectroscopie vond geen tekenen van zuurstofgasbellen, wat erop wijst dat de zuurstof in de glasstructuur was ingebouwd; de auteurs merken op dat er tijdens het afkoelen wat kan zijn ontsnapt en dat de werkelijke capaciteit dus hoger kan zijn.
Simulaties met neurale netwerken van een vereenvoudigd magnesium-silicium-zuurstofsysteem lieten dezelfde trend zien: de zuurstofopname nam toe met de druk en een klein deel van de zuurstofatomen vormde peroxide-achtige bindingen, al lagen de gesimuleerde concentraties lager dan in het laboratorium gemeten. Op basis hiervan stellen de onderzoekers voor zuurstof te behandelen als een onafhankelijk bestanddeel van silicaatsmelten en opperen ze dat magma zuurstof vanuit het diepe binnenste naar het oppervlak kan hebben vervoerd, wat miljarden jaren geleden mogelijk heeft bijgedragen aan de zuurstofrijke atmosfeer. Dat blijft een hypothese en geen vaststaand resultaat: de experimenten gebruikten synthetisch materiaal onder laboratoriumomstandigheden, de bevindingen komen van één onderzoeksteam, en het verband met de atmosfeergeschiedenis, evenals eventuele gevolgen voor leven op andere planeten, moet onafhankelijk worden getoetst.
