Хотя древние осадочные породы, называемые железными формациями, которые являются основным экономическим источником железной руды в мире, некогда растворялись в морской воде. Как это железо перешло из растворенного состояния в полосчатые железные образования? Доктор Итай Халеви и его группа из отдела наук о Земле и планетах Института Вейцмана предполагают, что миллиарды лет назад «ржавчина», образовавшаяся в морской воде и опустившаяся на дно океана, была зеленой - это минерал на основе железа. это редкость на Земле сегодня, но, возможно, когда-то было относительно обычным явлением. Их результаты были опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Мы знаем, что в ранних океанах было растворенное железо - убедительный признак того, что концентрации свободного кислорода на Земле были чрезвычайно низкими. В противном случае железо прореагировало бы с кислородом с образованием оксидов железа, которые представляют собой ржаво-красные отложения, знакомые каждому, кто оставил велосипед под дождем. Сегодня, говорит доктор Халеви, железо доставляется с суши в океаны в виде мелких нерастворимых частиц оксида в реках. Но этот способ осадконакопления возник только тогда, когда в атмосфере Земли накопился свободный кислород около 2,5 миллиардов лет назад. Почти без кислорода океаны были богаты железом, но это не означало, что железо бесконечно оставалось растворенным в морской воде: в конечном итоге оно образовывало нерастворимые соединения с другими элементами и оседало на морском дне, образуя полосчатые образования железа.
Идея о том, что одним из этих нерастворимых соединений может быть ржаво-зеленый минерал, пришла ему в голову во время его докторского исследования, говорит доктор Галеви, когда он пытался воссоздать условия на раннем Марсе, включая его ржаво-красное железо. отложения.«У меня было немного зелени, которую я сначала не узнал, но которая быстро стала оранжевой, когда я выставил ее на воздух. Проведя несколько более тщательных экспериментов, я обнаружил, что это минерал, называемый зеленой ржавчиной, который сегодня крайне редко встречается на Земле., из-за его сродства к кислороду». Сегодня зеленая ржавчина быстро превращается в известную красную ржавчину, но, по мнению доктора Халеви, из-за нехватки свободного кислорода вокруг растворенное железо может образовывать твердые соединения и оседать на морском дне.
Поддержка этих идей исходит из Сулавеси, Индонезия, где зеленая ржавчина формируется сегодня в богатом железом, бедном кислородом озере Матано, которое, как считается, похоже на морскую воду, которая существовала в течение длительных периодов ранней истории Земли. Чтобы детально проверить свои идеи и изучить их значение, д-р Галеви поставил эксперименты, в которых он и его команда максимально точно воссоздали условия древнего, бескислородного, докембрийского океана. Они обнаружили, что зеленая ржавчина не только образуется в этих условиях, но и при старении превращается в минералы, обнаруженные в докембрийских железистых образованиях, - в комбинацию железосодержащих оксидов, карбонатов и силикатов.
Могла ли зеленая ржавчина быть основным средством осаждения железа из морской воды? Доктор Халеви и его команда разработали модели, изображающие круговорот железа в ранних океанах Земли, включая возможность образования зеленой ржавчины и конкуренцию с другими минералами, переносящими железо на морское дно. Их результаты показывают, что зеленая ржавчина, вероятно, была основным игроком в цикле железа. Железо в зеленой ржавчине позже превратилось в минералы, которые мы можем теперь наблюдать в геологической летописи. «Конечно, это был бы один из нескольких способов осаждения железа, точно так же, как сегодня в химическом осаждении в океанах участвует ряд различных процессов», - говорит доктор Галеви. «Но, насколько мы можем судить, зеленая ржавчина должна была доставить значительную часть железа в самые ранние океанические отложения».