Se fizéssemos uma viagem da superfície da Terra ao centro, o ponto médio está aproximadamente a 1900 km de profundidade no manto inferior. O manto inferior varia de 660 a 2900 km de profundidade e ocupa 55% do nosso planeta em volume. A composição química do manto inferior é bastante simples. Há muito tempo é retratado como sendo composto de 2 minerais principais (~ 95%), nomeadamente bridgmanite e ferropericlase. Recentemente, este modelo foi desafiado diretamente por um conjunto de descobertas no manto inferior.

"Uma das principais composições do manto inferior, ferropericlase (Mg, Fe) O, se transforma em uma estrutura do tipo pirita ao encontrar a água. Esta intrigante reação química ocorre apenas nas profundezas do manto inferior da Terra, que é definido em profundidades entre 1900 e 2900 km, "disse Qingyang Hu da HPSTAR." A reação produz as chamadas fases excessivas de oxigênio, ou simplesmente superóxidos. O manto inferior é oxidado na presença de água. "Geralmente, quando todos os átomos de oxigênio em um composto estão ligados a átomos de metal, eles são chamados de óxidos. Contudo, se um composto tem átomos de oxigênio emparelhados, como ligações de oxigênio-oxigênio, torna-se um superóxido. Embora o superóxido seja raramente encontrado na natureza, pode ser comum no manto inferior profundo da Terra.

"Também descobrimos que a olivina e sua fase de alta pressão wadsleyita, os minerais dominantes no manto superior, decompõe-se para gerar superóxidos ao se subdividir no manto profundo com água, "adicionado por Jin Liu da HPSTAR. Poucas abordagens estão disponíveis para os cientistas investigarem a mineralogia do manto inferior, dada sua profundidade. "Nossos experimentos são muito desafiadores. Colocamos parâmetros apropriados, como pressão, temperatura, e minerais iniciais. Em seguida, investigamos os resultados, incluindo reações químicas, novas assembléias minerais, e seus perfis de densidade. Esses parâmetros nos permitem restringir melhor a natureza do manto inferior e seu estado de oxidação. Ao contrário do paradigma de que o manto inferior é altamente reduzido, nossos resultados indicam que o manto inferior profundo é pelo menos localmente oxidado onde quer que a água esteja presente. "

Os membros da equipe continuaram com os minerais existentes na superfície da Terra, espremendo-os entre dois pedaços de bigornas de diamante para gerar cerca de 100, 000, 000 vezes a pressão atmosférica ao nível do mar, aquecê-los usando um laser infravermelho, antes de analisar as amostras usando uma bateria de sondas de raios-X e elétrons. Os experimentos imitaram as condições extremas de pressão-temperatura encontradas no manto inferior profundo da Terra.

Experimentos anteriores exploraram uma montagem de mineral seco na ausência de água. Esses experimentos relataram que a bridgmanita (e / ou pós-bridgmanita) e a ferropericlase são os minerais mais abundantes e estáveis ​​em todo o manto inferior. Contudo, quando a água é introduzida, a ferropericlase seria parcialmente oxidada a superóxido nas condições do manto inferior profundo. O superóxido é verificado para ficar em harmonia com bridgmanita e pós-bridgmanita.

Essa nova química do manto da água pode estar intimamente ligada ao ciclo da água na Terra sólida. Todo ano, bilhões de toneladas de água do oceano caem nas profundezas da Terra nos limites das placas tectônicas. Embora parte da água retorne por meio de vulcões subaquáticos e fontes de calor, alguns vão fundo no interior da Terra. "Nossos experimentos indicam que as águas profundas são uma parte essencial da química do manto. O ciclo da água pode se estender até o manto inferior profundo, onde a água tem um poder de oxidação extraordinário, produzindo superóxido altamente oxidado e liberando hidrogênio, "sugeriu o Dr. Ho-kwang Mao da HPSTAR." O manto inferior pode ser oxidado e reduzido ao mesmo tempo. "