В ядре Земли нашли запасы водорода — их хватит на 45 океанов
Новое исследование показало, что ядро Земли может содержать огромные запасы водорода, эквивалентные объему от 9 до 45 океанов. Открытие ставит под сомнение теорию о том, что вода на нашу планету была занесена кометами на ранних этапах формирования.
Давно известно, что ядро Земли состоит в основном из железа, однако его плотность недостаточно высока. Это указывает на присутствие более легких элементов, основным из которых рассматривается водород. Однако оценить его содержание напрямую крайне сложно из-за недоступности ядра и экстремальных условий в нем. Кроме того, водород – самый легкий и маленький элемент, что делает его практически неуловимым для многих методов анализа.
Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Донгьянга Хуана использовала лазерный нагрев в алмазных наковальнях, чтобы воссоздать условия в ядре Земли — давление до 111 ГПа и температуру около 5100 К. Образцы железа и водосиликатного стекла, имитирующие ранние океаны магмы, помещались в ячейки наковальни и расплавлялись. Затем ученые применили метод атомно-зондовой томографии для создания трехмерной карты распределения элементов в наноразмерном разрешении. Это позволило определить, сколько водорода, кислорода и кремния содержится в образцах.
Анализ показал, что молярное соотношение кремния и водорода в образовавшихся структурах близко к 1:1. Поскольку содержание кремния в ядре известно достаточно хорошо, ученые смогли вычислить долю водорода в ядре. Расчеты показали, что ядро Земли содержит около 0,07–0,36 вес% водорода, что соответствует объему от 9 до 45 земных океанов.
Это открытие имеет ключевое значение для понимания происхождения воды на Земле. Если бы водород был доставлен кометами уже после формирования ядра, он в основном оставался бы в верхних слоях планеты. Однако его присутствие в ядре указывает на то, что водород попал на Землю на самом раннем этапе ее формирования, в процессе аккреции, когда он взаимодействовал с кислородом.
«Это также согласуется с идеей о том, что Земля, возможно, была построена в основном из материалов, похожих на энстатитовые хондриты, которые, помимо их изотопного сходства с Землей, содержат достаточное количество водорода, чтобы обеспечить более трех океанов воды и земные изотопные признаки водорода», — подчеркивают авторы работы.
Вместе с тем ученые предупреждают о возможных погрешностях в ходе исследования: остаточный водород в камере томографа мог завысить результаты, а неопределенности в содержании кремния в ядре и допущения о достаточном количестве водорода в период аккреции требуют дальнейшей проверки.
Ранее исследование показало, что две гигантские аномалии в мантии Земли влияют на структуру и поведение магнитного поля планеты на протяжении как минимум последних 265 млн лет.
Источник иллюстрации на обложке: Open Access Government
Самое популярное
