Згідно з нещодавнім дослідженням, яке може остаточно вирішити дискусії про час і спосіб потрапляння водню на Землю, земне ядро містить від дев'яти до 45 разів більше водню, ніж всі океани на планеті.
Ядро нашої планети може бути найбільшим сховищем водню на Землі. (Зображення: bpawesome/Getty Images) Підпишіться на нашу електронну розсилку
Нове дослідження показує, що земне ядро містить в собі до 45 разів більше водню, ніж міститься в океанах, що робить його найбільшим водневим резервуаром на планеті.
Вчені з’ясували, що ця велика кількість водню потрапила в ядро під час його утворення приблизно 4,5 мільярда років тому, а не за допомогою комет, які зіштовхнулися з Землею вже після формування ядра. Це відкриття може розв’язати суперечки щодо того, коли і як саме водень потрапив на нашу планету.
Дані дебати тривають, оскільки кількість водню, що знаходиться глибоко всередині Землі, надзвичайно важко визначити кількісно. Водень є найменшим і найлегшим елементом у Всесвіті, тому більшість методів не мають достатньої точності для його належного виявлення в середовищах з високим тиском і високою температурою, таких як ядро Землі.
Однак, оцінка кількості водню, що міститься в ядрі, є ключем до розуміння того, як саме він туди потрапив, зауважив Хуан.
У минулих дослідженнях для оцінки кількості водню в земному ядрі використовувався метод, що називається рентгенівською дифракцією. Даний метод визначає мінерали та інші речовини в матеріалі, аналізуючи те, як цей матеріал розсіює рентгенівські промені. Оскільки ядро Землі майже повністю складається із заліза, вчені додали водень до зразка заліза в лабораторних умовах і виміряли розширення кристалічної структури заліза, щоб розрахувати, скільки водню може бути затримано всередині ядра.
За словами Хуана, недоліком рентгенівської дифракції в даному випадку є те, що вона робить кілька важливих припущень. Перш за все, передбачається, що дослідники мають чітке уявлення про кристалічні структури заліза і про те, як вони реагують за певних умов. По-друге, вона передбачає, що кремній і кисень, які є в ядрі, не деформують кристалічну структуру, коли розчиняються в залізі, чого насправді не відбувається.
У новому дослідженні Хуан та його колеги застосували інший метод, відомий як атомно-зондова томографія. За словами Хуана, ця техніка може «забезпечити 3D-нанорозмірне композиційне картування всіх елементів періодичної таблиці» та «ідеально підходить для зразків, що знаходяться під високим тиском».
Дослідники змоделювали умови, які, ймовірно, існували під час формування ядра Землі. Для початку вони покрили невеликий зразок металевого заліза водним силікатним склом, щоб імітувати ядро, вкрите магмою. Потім вони помістили цей об'єкт всередину алмазної ковадла — пристрою, в якому два кристали алмазу стискаються разом, створюючи надзвичайно великий тиск, схожий на той, що є в ядрі Землі. Для створення умов високої температури вчені використовували лазери, які нагрівали об'єкт приблизно до 4830 градусів за Цельсієм.
Діаграма, що показує структуру комірки алмазної ковадла. (Зображення: Photo Vault via Alamy)
У цьому контексті дослідники застосували атомно-зондову томографію. Вони виявили, що водень, кисень і кремній одночасно розчиняються в кристалічних структурах заліза за екстремальних умов, змінюючи кристали раніше невідомими способами.
Найбільш важливим є те, що в експерименті з «магми» в «ядро» потрапила однакова кількість водню та кремнію, що допомогло дослідникам оцінити, що водень становить від 0,07% до 0,36% ваги ядра Землі.
Результати, оприлюднені у вівторок (10 лютого) у журналі Nature Communications, свідчать про те, що ядро Землі містить в дев'ять-45 разів більше водню, ніж океани планети. Якби комети доставили водень на Землю після завершення формування ядра, то водень в основному перебував би у глибших шарах Землі. Однак той факт, що ядро є найбільшим резервуаром водню на Землі, вказує на те, що водень був доставлений до того, як ядро повністю сформувалося, пояснив Хуан.
«Це перший випадок, коли було встановлено механізм потрапляння водню в ядро», – додав він.
Вікторина «Що всередині Землі»: Перевірте свої знання про приховані шари нашої планети. ТЕМИ
Sourse: www.livescience.com