แมกมาลึกกักออกซิเจนส่วนเกินได้หรือไม่ และการทดลองแรงดันสูงพิสูจน์อะไรแล้วบ้าง?

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

งานวิจัยปี 2026 พบว่าแก้วจากหินบะซอลต์สังเคราะห์กักออกซิเจนส่วนเกินได้มากขึ้นเมื่อแรงดันสูง ผลนี้บอกว่าหินหลอมภายใต้เงื่อนไขทดลองเก็บออกซิเจนได้ แต่ยังไม่ใช่หลักฐานว่าภูเขาไฟสร้างออกซิเจนให้บรรยากาศโลกในอดีต

ทีมวิจัยใช้หินบะซอลต์สังเคราะห์ที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงกับหินบะซอลต์จากสันเขากลางมหาสมุทร แล้วให้ความร้อนที่ 1,200–1,800 องศาเซลเซียส พร้อมเพิ่มแรงดันจากความดันบรรยากาศถึง 7 กิกะปาสกาล แพลตินัมไดออกไซด์ทำหน้าที่เป็นแหล่งออกซิเจน นักวิจัยเรียกส่วนที่วัดได้เกินจากค่าที่คำนวณตามสัดส่วนธาตุในแก้วว่า “ออกซิเจนส่วนเกิน” โดยคำนวณจากค่าที่วัดจริงและสมมติให้เหล็กในตัวอย่างมีประจุบวกสามทั้งหมด

เมื่อแรงดันสูงขึ้น ปริมาณส่วนเกินในตัวอย่างที่หลอมเป็นของเหลวทั้งหมดก็เพิ่มตาม จากค่าใกล้ศูนย์ที่ความดันบรรยากาศเป็น 5.2 ± 0.2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักที่ 7 กิกะปาสกาล ส่วนตัวอย่างที่ผ่านความร้อนและแรงดันใกล้เคียงกันแต่ไม่เติมแหล่งออกซิเจนมีค่าต่ำกว่ามาก ผลนี้ชี้ว่าแรงดันและสภาพออกซิไดซ์มีผลต่อปริมาณออกซิเจนส่วนเกินในตัวอย่าง ไม่ได้หมายความว่าแมกมาทุกชนิดมีออกซิเจนส่วนเกินในระดับเดียวกัน

นักวิจัยตรวจแก้วหลังทำให้เย็นลงแล้วไม่พบสัญญาณของฟองก๊าซออกซิเจน จึงตีความว่าออกซิเจนส่วนเกินอยู่ในโครงสร้างของแก้ว ไม่ได้แยกเป็นฟองให้เห็นโดยตรง อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนเตือนว่าออกซิเจนบางส่วนอาจหลุดออกระหว่างการทำให้ตัวอย่างเย็น ค่าที่วัดได้จึงเป็นอย่างน้อยเท่ากับปริมาณที่แก้วเก็บไว้ได้ ไม่ใช่การวัดก๊าซที่ปล่อยจากภูเขาไฟตามธรรมชาติ

ทีมยังจำลองการจัดเรียงอะตอมในของเหลวที่มีแมกนีเซียม ซิลิกอน และออกซิเจน ผลแบบจำลองสนับสนุนแนวโน้มว่าของเหลวเก็บออกซิเจนส่วนเกินได้มากขึ้นเมื่อแรงดันสูง และความสามารถดังกล่าวลดลงเมื่อแรงดันลดลง จากแนวโน้มนี้ ผู้เขียนจึงเสนอว่าแมกมาที่เดินทางขึ้นสู่ชั้นตื้นอาจคายออกซิเจนได้ ขั้นนี้เป็นข้ออนุมานจากผลทดลองและแบบจำลอง ไม่ใช่การติดตามก๊าซจากแมกมาลึกจริง

ผู้วิจัยเติมแพลตินัมไดออกไซด์เพื่อสร้างสภาพออกซิไดซ์จัด และทดสอบว่าหินหลอมจะกักออกซิเจนได้มากเพียงใดภายใต้เงื่อนไขที่มีแหล่งออกซิเจนมาก ผู้เขียนระบุว่าเงื่อนไขนี้ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยของเนื้อโลกหรือแมกมาที่ปะทุทั่วไป ค่าสูงสุด 5.2 เปอร์เซ็นต์จึงไม่ควรนำไปใช้แทนค่าของแมกมาธรรมชาติทุกแหล่ง

ผู้เขียนเสนอให้พิจารณากลไกนี้ร่วมกับหลักฐานว่าการเพิ่มออกซิเจนครั้งใหญ่ในอดีตเกิดใกล้ช่วงที่มีจังหวัดหินอัคนีขนาดใหญ่ แต่การเกิดใกล้กันไม่ได้พิสูจน์ว่าเหตุการณ์หนึ่งทำให้อีกเหตุการณ์เกิดขึ้น งานวิจัยยังคำนวณคร่าว ๆ ว่า หากแมกมาจากจังหวัดหินอัคนีขนาดใหญ่เมื่อราว 2.5–2.0 พันล้านปีก่อนปล่อยออกซิเจนส่วนเกินได้ 0.27 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ก็อาจเทียบเท่าออกซิเจนทั้งหมดในบรรยากาศปัจจุบัน ผู้เขียนย้ำว่าตัวเลขนี้เป็นการเทียบสเกลขั้นต้น ไม่ใช่แบบจำลองที่อธิบายต้นกำเนิดออกซิเจนในบรรยากาศ

อ้างอิงงานวิจัยต้นฉบับในวารสารเนชันแนล ไซเอนซ์ รีวิว และระเบียนทางการของพับเมด

ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th