Земля хранит огромное количество водорода – гораздо больше, чем считалось ранее – глубоко внутри своего ядра. Новое исследование показывает, что в ядре содержится до 45 раз больше водорода, чем во всех океанах вместе взятых, что разрешает давний спор о том, как этот важнейший элемент попал на нашу планету. Это открытие – не просто цифры, оно переосмысливает наше понимание формирования Земли и механизмов доставки ключевых элементов.
Давний спор
Десятилетиями ученые спорили о том, когда водород достиг Земли. Был ли он доставлен на ранних этапах формирования планеты или позже, в результате ударов комет? Трудность заключается в измерении водорода глубоко внутри Земли. Это самый маленький элемент, что делает его точное обнаружение при экстремальном давлении и температуре почти невозможным.
Новый подход: Атомно-зондовая томография
Предыдущие оценки основывались на рентгеновской дифракции, которая включает в себя анализ того, как материалы рассеивают рентгеновские лучи для количественной оценки их состава. Однако этот метод делал критические предположения о кристаллических структурах железа и поведении других элементов ядра, таких как кремний и кислород. Новое исследование обходит эти ограничения, используя атомно-зондовую томографию. Эта передовая техника создает трехмерные нанокарты элементного состава даже в экстремальных условиях.
Чтобы смоделировать формирование ядра, исследователи сжали образец металлического железа между двумя алмазами, чтобы создать огромное давление, а затем нагрели его почти до 5000°C (8730°F). Атомно-зондовая томография показала, что водород, кислород и кремний растворяются в кристаллах железа одновременно, изменяя их структуру способами, которые ранее были неизвестны.
Ключевые выводы: Раннее прибытие водорода
Результаты показывают, что водород составляет 0,07%–0,36% массы ядра Земли. Эта концентрация говорит о том, что водород был включен во время первоначального формирования планеты, а не добавлен позднее кометами. Если бы кометы были основным источником, водород был бы сосредоточен в более поверхностных слоях, а не в ядре. Это первое исследование, в котором точно определен механизм попадания водорода в ядро Земли.
«Впервые был идентифицирован механизм попадания водорода в ядро», – говорит ведущий автор исследования Донгьян Хуан.
Это открытие – не только академическое. Понимание того, как водород оказался в ядре Земли, может дать представление об эволюции планет, распределении элементов на других каменистых планетах и даже об условиях, необходимых для возникновения жизни. Ядро Земли остается рубежом открытий, и это исследование знаменует собой значительный шаг вперед в раскрытии его тайн.
