高压实验发现岩浆可储存额外氧 为地球早期大气增氧提供新假说

研究团队使用模拟洋中脊玄武岩的合成岩石，在1200至1800摄氏度、最高7吉帕斯卡的条件下进行高温高压实验，并加入氧化铂作为额外氧源。样品熔融后迅速冷却成玻璃，研究人员测量其中的元素、水和二氧化碳含量，再扣除按传统化学计量应与其他元素结合的氧，计算剩余的“额外氧”。

结果显示，在常压条件下，熔体中的额外氧接近于零；在7吉帕斯卡压力下，淬冷玻璃中测得的额外氧超过样品质量的5%。相同温压条件下未添加氧化铂的对照实验，额外氧仅为0.2%至0.5%。拉曼光谱没有检测到氧气分子的信号，说明这些氧并非以气泡形式被困住，而是进入了玻璃结构。计算机模拟进一步显示，随着氧含量上升，氧原子电荷分布范围扩大，少量氧原子会形成类似过氧化物的键。

研究人员认为，地幔深处形成的岩浆在高压下可能储存额外氧；当岩浆上升、周围压力下降时，储氧能力随之减弱，可能逐步释放氧化能力，进而影响浅部地幔、地壳和大气。研究团队指出，约25亿至20亿年前大气含氧量显著上升的时期，与部分大型火成岩省形成大致重合。研究中的粗略估算称，如果当时喷发岩浆释放相当于自身质量0.27%的额外氧，其总量可能与今天大气中的氧总量相当。

这一解释目前仍是基于实验和估算提出的可能机制，并非研究人员直接证明古代大气氧气来自岩浆。实验样品是加入氧源的合成玄武岩，模拟也采用简化的镁—硅—氧体系；研究者还指出，部分氧可能在样品快速冷却时逸散，因此玻璃中测得的含量可能低于熔体原先储存的水平。后续仍需研究天然地幔条件下额外氧如何形成、迁移和释放。