地球计算机模拟揭示了一种新型锰化合物，这种化合物可能存在于地球深处的地幔中，并可能与我们的气氛中氧气的生成过程有关。作者：卡梅拉·帕达维奇·卡拉汉 2026年6月2日 Facebook / Meta Twitter / X 图标 Linkedin Reddit Email 在地球表面之下，可能存在着不同寻常的化合物。CLAUS LUNAU/科学照片库 在我们脚下深处，锰可能以我们从未见过的形式存在，而这种地下金属来源可能在地球获得氧气的故事中发挥了作用。在大约20亿年前，地球的气氛几乎不含氧气。然后发生了“重大氧气事件”（GOE），光合作用微生物产生的氧气开始积累，促进了更多样化生命形式的发展并改变了这个星球。锰被认为是早期光合作用版本中的一个关键成分，在现代广泛存在的产氧途径出现之前。在地壳中，锰通常在含氧矿石中发现，这些矿石的积累与GOE几乎同时发生。根据中国江苏师范大学的史敬明的说法，这些矿石中的一些可能来自一种迄今未知的深埋地下的锰化合物，隐藏在地球的地幔中。许多锰氧化物在常规压力下是已知存在的，但史和他的同事们旨在探索其中哪些可能在极端压力和温度下在我们的星球内部稳定。他们使用计算机模拟探讨了数千种不同的锰和氧原子排列在高达150万倍于大气压力的压力下的行为，这与地球表面下约2900公里的条件相当。这使他们发现了几种新化合物，包括一种每个氧原子有四个锰原子的化合物，这种化合物在金属含量上非常丰富。史说：“我们并不一定预期这么富含锰的氧化物在如此广泛的压力范围内会稳定。这是最有趣和意想不到的发现。”虽然团队没有直接证据表明这种新化合物存在于地球的地幔中，但其特性部分解释了为什么在我们的星球的地幔与核心交汇的一些区域，地震波传播异常缓慢。这提高了一个可能性，即地球内部一些非常富含锰的区域在研究锰如何在过去移动时未被识别，史说。这种新的锰化合物可能从地球内部移动到古老海洋的底部，部分解释了为什么在GOE期间出现了如此多的锰矿石，加州大学河滨分校的蒂莫西·莱昂斯说。“[它]是锰循环一个潜在重要的部分，这个元素与早期生命的演化、现代钢铁和电池的生产及人类健康有着深远的关系，”他说。“这项工作之所以有趣的一个原因是，高压可以稳定在地球表面附近通常不存在的化合物。在极端压缩下，原子的键合方式发生变化，材料可以采用不同寻常的晶体结构和氧化态，”英国利兹大学的卡罗琳·皮科克说。但在她看来，需要更多的证据才能对此作出任何确凿的结论。皮科克表示，团队与地震数据、地球地幔内金属运动甚至GOE之间的联系很有趣，但仍然相当投机。因此，史和他的同事希望最终在实验中研究新的锰氧化物，在实验中使用一种由钻石制成的特殊仪器，可以将其压缩到非常高的压力，以模拟深层地球条件。