新的研究表明，早期地球有一個高度氧化的岩漿海洋，導致大氣中富含二氧化碳和二氧化硫。隨後還原物質的增殖對創造宜居環境至關重要。闡明早期地球的大氣和地表環境，尤其是生命起源之前的大氣和地表環境，對於了解地球的宜居性至關重要。

研究提供了有關早期地球大氣層的新見解，表明它是由氧化態比以前認為的更高的岩漿海洋中的脫氣揮發物形成的。研究發現，早期地球岩漿海洋的Fe3+ 含量是今天上地幔的十倍，從而形成了富含二氧化碳和二氧化硫的大氣層。

陸地行星的大氣層一直被認為是由內部的揮發物脫氣形成的，其成分主要受地幔氧化態的控制。要了解地幔氧化態，地幔中亞鐵（Fe2+）和鐵（Fe3+）的豐度是關鍵，因為地幔氧化態隨這兩種鐵氧化物的相對豐度而變化。

圖像中心的明亮區域表示淬火金屬熔體，周圍的灰色區域表示淬火矽酸鹽熔體。樣品被封裝在石墨囊中，在加熱實驗中轉變為金剛石。資料來源：愛媛大學地球動力研究中心

地幔氧化狀態和研究結果

日本愛媛大學領導的一項實驗研究表明，在相當於下地幔深度的高壓條件下，金屬飽和岩漿中通過Fe2+的氧化還原歧化形成Fe3+的效率比以前想像的要高。在這一反應中，Fe3+和金屬鐵（Fe0）由2Fe2+生成，Fe0偏析到地核中增加了殘餘岩漿中Fe3+的含量及其氧化態。實驗結果表明，地核形成時地球岩漿海洋中的Fe3+ 含量比現在的上地幔高出約一個數量級。

對早期地球岩漿洋的影響

這表明岩漿洋在地核形成後的氧化性比現在的地幔強得多，這種高氧化性岩漿的揮發物脫氣形成的大氣應該富含二氧化碳和二氧化硫。

此外，作者還發現，根據地質記錄的推斷，估計的地球岩漿海洋氧化態可以解釋40 多億年前的哈代岩漿的氧化態。由於生物分子在富含二氧化碳的大氣中的形成效率相當低，作者推測地球形成後還原物質的後期增殖在提供生物可用有機分子和形成宜居環境方面發揮了重要作用。