"วัฏจักรนี้เป็นเรื่องใหญ่จริงๆ" เอสเตบัน กาเซล รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์โลกและบรรยากาศในวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์คอร์เนลและผู้ร่วมวิจัยกล่าว "ในท้ายที่สุด เรากำลังพูดถึงงบประมาณของออกซิเจนบนดาวเคราะห์ดวงนี้ และวิธีการสร้างความสมดุลผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การมุดตัว" โลกกำลังรีไซเคิลแหล่งน้ำและออกซิเจนที่ให้ชีวิตอย่างต่อเนื่องในขณะที่แผ่นเปลือกโลกจมหรือมุดตัวลึกเข้าไปในโลก องค์ประกอบต่าง ๆ เคลื่อนตัวลงมาเมื่อเปลือกโลกชิ้นหนึ่งเคลื่อนตัวลงมาใต้อีกชิ้นหนึ่ง และกลับคืนสู่สภาพเดิมผ่านภูเขาไฟที่เกิดขึ้น เป็นกระบวนการที่สำคัญ การรีไซเคิล แต่การมุดตัวนำออกซิเจนกลับมาใช้ใหม่และยอมให้มีปฏิสัมพันธ์กับองค์ประกอบอื่นๆ ได้อย่างไร เป็นหัวข้อถกเถียงในหมู่นักธรณีวิทยามาโดยตลอด การค้นพบใหม่นี้เผยแพร่เมื่อวันที่ 26 พฤศจิกายนในScience Advancesและเปลี่ยนวิธีที่นักธรณีวิทยาเข้าใจกระบวนการพื้นฐานของวัฏจักรธรณีเคมีของโลก สาเหตุที่นักธรณีศาสตร์ยังไม่สามารถค้นพบสิ่งนี้ได้จนถึงขณะนี้ เป็นเพราะบางสิ่งที่การระบาดใหญ่ของโควิด-19 ทำให้กาเซลมีเวลาดูข้อมูลจำนวนมหาศาล การใช้ภูเขาไฟเพื่อสำรวจโลกเบื้องลึก การศึกษาที่ผ่านมาได้ตรวจสอบระดับออกซิเจนในชั้นแมนเทิลของโลก ซึ่งเป็นชั้นที่เต็มไปด้วยหินหนืดใต้เปลือกโลกโดยตรง เพื่อหาเบาะแส นักธรณีศาสตร์บางคนชี้ให้เห็นถึงการเกิดออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นใต้ส่วนโค้งของภูเขาไฟ ซึ่งชั้นธรณีภาคใต้มหาสมุทรที่ชุ่มชื้นจะจมลงสู่ชั้นเนื้อโลก ทฤษฎีชั้นนำคือน้ำทะเลที่ส่งไฮโดรเจนเข้าไปในเนื้อโลกมีอิทธิพลต่อสถานะออกซิเดชั่นของมัน แต่การศึกษาใหม่พบว่าออกซิเจนเข้าสู่เนื้อโลกในของเหลวที่ได้มาจากหินเซอร์เพนไนต์ที่ "ร้อนและกดดัน" ใต้พื้นทะเล กระบวนการสร้างงูจะสร้างหินที่ดักจับของไหลออกซิไดซ์สูงไว้ข้างใน และในที่สุด งูเหล่านี้ก็มุดตัวกลับเข้าไปในชั้นเนื้อโลก Gazel ซึ่งเป็นอาจารย์ของ Cornell Atkinson Center for Sustainability กล่าวว่า "ในที่สุดน้ำผลไม้ของงูเหล่านี้จะถูกบีบออกจากแผ่นคอนกรีต "ขึ้นอยู่กับมุมและสภาพความร้อนของแผ่นหินมุดตัว ของเหลวเหล่านั้นจะถูกปล่อยออกมาและออกซิไดซ์ชั้นเนื้อโลกใต้ภูเขาไฟ" ด้วยข้อจำกัดด้านการเดินทางและห้องปฏิบัติการของเขาที่กำลังก่อสร้าง Gazel และเพื่อนร่วมงานของเขา Yuxiang Zhang จาก Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences จึงใช้เวลาในปี 2020 วิเคราะห์ชุดข้อมูลที่มีอยู่ทุกชุดอย่างระมัดระวังสำหรับส่วนโค้งเดี่ยวและองค์ประกอบของลาวา นอกเหนือจากการวิเคราะห์แล้ว ยังมีผู้เชี่ยวชาญ Frieder Klein ผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างงู และ Glenn Gaetani ผู้เชี่ยวชาญด้านอุณหพลศาสตร์เคมี ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Woods Hole Oceanographic Institution "เรากำลังดูความสัมพันธ์กับกระบวนการต่างๆ" Gazel กล่าว "ตัวอย่างเช่น มีชุดข้อมูลระดับภูมิภาคบางชุดที่เชื่อมโยงความหนาของเปลือกโลกกับการเกิดออกซิเดชัน แต่ก็ไม่สมเหตุสมผลเมื่อเราทำการศึกษาทั่วโลก" เมื่อรวมชุดข้อมูลเพียงพอแล้ว ความสัมพันธ์บางอย่างจะถูกกำจัดในขณะที่ความสัมพันธ์ระหว่างของไหลที่เกี่ยวข้องกับการสร้างงูและการออกซิไดซ์ก็ชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สภาวะทางอุณหพลศาสตร์และรูปทรงเรขาคณิตของระบบมุดตัวได้รับการพิสูจน์แล้วว่าควบคุมการคายน้ำของเซอร์เพนทีนและสถานะออกซิเดชันของชั้นแมนเทิล โดยโซนมุดตัวที่สูงชันและเย็นกว่าจะทำให้เกิดออกซิไดซ์มากขึ้น