Et rustent grønt tidligt hav? Lab genskaber en mekanisme, hvormed dagens malmaflejringer oprindeligt blev dannet

Selvom de kan virke stensikre, de gamle sedimentære sten kaldet jernformationer - verdens vigtigste økonomiske kilde til jernmalm - blev engang opløst i havvand. Hvordan gik det jern fra en opløst tilstand til båndede jernformationer? Dr. Itay Halevy og hans gruppe i Weizmann Institute of Science's afdeling for jord- og planetvidenskab foreslår, at for milliarder af år siden, "rusten", der dannedes i havvandet og sank til havbunden, var grøn - et jernbaseret mineral, der er sjældent på Jorden i dag, men måske engang har været relativt almindeligt.

Vi ved, at der var opløst jern i de tidlige oceaner, og dette er en stærk indikation på, at Jordens frie ilt (O2) -koncentrationer var overordentlig lave. Ellers, jernet ville have reageret med ilt for at danne jernoxider, som er de rustne røde aflejringer, der er kendt for alle, der har efterladt en cykel ude i regnen. I dag, siger Halevy, jern leveres fra landet til havene som små uopløselige oxidpartikler i floder. Men denne sedimenteringsform opstod først, da frit ilt ophobede sig i Jordens atmosfære, for omkring 2,5 milliarder år siden. Med næsten ingen ilt, oceanerne var jernrige, men det betød ikke, at jern forblev opløst i havvand på ubestemt tid:Det dannede i sidste ende uopløselige forbindelser med andre grundstoffer og slog sig ned på havbunden for at give anledning til båndede jernformationer.

Tanken om, at en af ​​disse uopløselige forbindelser kunne være et rustent grønt mineral, siger Halevy, faldt ham ind under hans doktorgradsforskning, da han forsøgte at genskabe forholdene på det tidlige Mars, herunder dets rustne-røde jernsedimenter. "Jeg fik nogle grønne ting, jeg ikke genkendte i starten, som hurtigt blev orange, da jeg udsatte den for luft. Med lidt mere omhyggelige eksperimenter, Jeg fandt ud af, at dette var et mineral kaldet grøn rust, som er yderst sjælden på Jorden i dag, på grund af dets affinitet til ilt. "I dag omdannes grøn rust hurtigt til den velkendte røde rust, men med ikke meget frit ilt rundt, Halevy begrundede, det kunne have været en vigtig måde for opløst jern til at danne faste forbindelser og slå sig ned på havbunden.

Støtte til disse ideer kommer fra Sulawesi, Indonesien, hvor der i dag dannes grøn rust i jernrige, iltfattig Lake Matano, menes at ligne det havvand, der eksisterede i længere perioder af Jordens tidlige historie. For at teste hans ideer i detaljer og undersøge deres betydning, Halevy lavede eksperimenter, hvor han og hans team genskabte, så tæt som muligt, betingelserne for de gamle, iltfri, Prækambrium hav. De fandt ud af, at grøn rust ikke kun dannes under disse forhold, men når man overlader det til alder, det omdannes til de mineraler, der findes i prækambriske jernformationer - en kombination af jernholdige oxider, carbonater og silikater.

Kunne grøn rust have været et hovedmiddel til at bundfælde jern fra havvand? Halevy og hans team udviklede modeller til at skildre jerncyklussen i Jordens tidlige oceaner, herunder mulighed for grøn rustdannelse og konkurrence med andre mineralske shuttles af jern til havbunden. Deres fund tyder på, at grøn rust sandsynligvis var en vigtig spiller i jerncyklussen. Jernet i den grønne rust senere omdannet til de mineraler, vi nu kan observere i den geologiske optegnelse. "Selvfølgelig, det ville have været et af flere midler til jernaflejring, ligesom en række forskellige processer er involveret i kemisk sedimentation i havene i dag, "siger Halevy." Men så vidt vi kan se, grøn rust burde have leveret en betydelig andel jern til de meget tidlige havsedimenter. "