A razão pela qual a atmosfera da Terra contém tanto oxigênio desde cerca de dois bilhões de anos atrás, em comparação com a atmosfera de outros planetas conhecidos, por muito tempo permanece um mistério. Pesquisadores do Instituto de Pesquisa Geoquímica e Geofísica da Bavária (BGI) da Universidade de Bayreuth recentemente usaram experimentos de alta pressão para substanciar uma suspeita até então não comprovada:no início da história geológica, a alta pressão nos oceanos de magma desencadeou processos que resultaram na alta oxidação do manto superior da Terra. Posteriormente, isso fez com que compostos ricos em oxigênio, como dióxido de carbono e vapor de água, escapassem do manto para a atmosfera. Os cientistas apresentaram suas descobertas na revista Ciência .

Já se sabe há algum tempo que, durante a formação da Terra, muitos corpos celestes menores - os chamados embriões planetários e planetóides - impactaram sua superfície. Enormes quantidades de energia foram liberadas no processo, derretendo grandes quantidades de rocha. Oceanos de magma quente foram formados no manto da Terra, estendendo-se a uma profundidade de até 2, 500 quilômetros e contendo ferro oxidado Fe ²⁺ ("ferro ferroso"). Os cientistas de Bayreuth simularam as pressões que agiram sobre o Fe ²⁺ em oceanos de magma em uma série de experimentos de alta pressão. Para este propósito, pressões de mais de 20 gigapascais foram geradas nos laboratórios da BGI. "Isso é o equivalente a colocar toda a massa da Torre Eiffel em um objeto do tamanho de uma bola de golfe, "diz Katherine Armstrong, autor principal do estudo, que recebeu seu doutorado pela University of Bayreuth e agora trabalha na University of California Davis.

Em várias execuções experimentais, Fe ²⁺ -contendo rocha foi exposta a pressões extremamente altas de magnitude semelhante. Descobriu-se que Fe ²⁺ não permanece estável nestas condições:Em vez de Fe ²⁺ , os produtos executados no final dos experimentos continham uma pequena proporção de ferro Fe não oxidado ⁰ ("ferro metálico") por um lado, e uma grande proporção do ferro Fe mais fortemente oxidado ³⁺ ("ferro férrico") por outro. Na pressão mais alta alcançada, 96 por cento do ferro contido nas amostras era Fe ³⁺ .

Esses resultados confirmam a hipótese experimentalmente pela primeira vez que na história geológica inicial, grandes quantidades de Fe ³⁺ foram formados que permaneceram no manto superior após o resfriamento da Terra. Enquanto isso, o ferro não oxidado formado nos oceanos de magma logo afundou no núcleo da Terra devido à sua alta densidade. Como resultado, o manto superior da terra foi deixado em um estado de oxidação relativamente forte. Não muito abaixo da superfície da Terra, várias condições físico-químicas se desenvolveram que, ao longo de bilhões de anos, fizeram com que grandes quantidades de compostos ricos em oxigênio fossem liberados na atmosfera da Terra, especialmente dióxido de carbono e vapor de água, em vez dos compostos reduzidos de metano e hidrogênio.

"Em nosso novo estudo, não afirmamos que o alto teor de oxigênio da atmosfera da Terra, em comparação com outros planetas, seja devido apenas a mudanças de alta pressão no ferro. Mas uma coisa parece estar clara:esses processos desempenharam um papel importante no fato de a Terra ser cercada por uma atmosfera rica em oxigênio, "diz a Dra. Catherine McCammon, do Instituto de Pesquisa de Geoquímica e Geofísica Experimental da Bavária, que esteve intimamente envolvido na pesquisa.