Учёные: в ядре Земли может быть до 45 океанов водорода

Водород — самый лёгкий и распространённый элемент во Вселенной. На поверхности Земли он преимущественно встречается в составе воды, которой покрыта около 70 % планеты. Однако о количестве водорода глубоко под поверхностью было известно очень мало — его трудно измерить из-за экстремальных давлений и температур, существующих внутри планеты.

Как проводилось исследование

Учёные использовали экспериментальные модели, имитирующие условия в ядре Земли: образец из железа (как главного компонента ядра) и гидросиликатное стекло (аналог вещества раннего магматического океана) помещали между алмазными наковальнями под давлением, близким к давлению в центре Земли. Затем образец разогревали лазером до температур более чем 4800 °C, чтобы воссоздать экстремальные условия формирования планеты.

Для анализа состава материала после эксперимента применяли атомно-пробную томографию — метод, который позволяет фиксировать присутствие и расположение отдельных атомов. Это дало учёным возможность определить, как водород, кислород и кремний растворяются в железной матрице при подобных условиях.

Что обнаружили учёные

Результаты показали, что ядро Земли может содержать от 0,07 % до 0,36 % водорода по массе. Хотя это не кажется большой долей, она эквивалентна количеству водорода, содержащемуся в девяти до 45 океанов на поверхности планеты. По словам ведущего автора исследования доцента Донгяна Хуаня из Пекинского университета, это делает ядро потенциально самым большим резервуаром водорода на Земле.

Учёные отмечают, что такой объём водорода скорее всего был захвачен ядром во время образования планеты примерно 4,5 миллиарда лет назад, а не позже через удары комет или астероидов, как считалось в некоторых теориях. Это означает, что вода у нашей планеты, возможно, появилась очень рано и была «заперта» в недрах с самого начала.

Почему это важно

Наличие большого количества водорода в ядре имеет несколько серьёзных последствий:

1. Это помогает объяснить, почему Земля имеет обширный запас воды, несмотря на то что условия в её недрах экстремальны.
2. Водород в ядре мог способствовать генерации магнитного поля Земли через процессы конвекции и геодинамики, которые важны для поддержания жизни на поверхности.
3. Новые данные помогают учёным точнее моделировать формирование Земли и других планет земной группы в ранней Солнечной системе.

Тем не менее авторы исследования подчёркивают, что дальнейшие эксперименты и модели необходимы для уточнения распределения водорода и его влияния на свойства ядра.