В ядре Земли нашли водорода на 45 океанов — гипотеза кометного происхождения воды под вопросом
Новое исследование представило экспериментальные доказательства того, что ядро нашей планеты является крупнейшим резервуаром водорода на Земле. Учёные давно подозревали, что помимо железа в ядре присутствуют лёгкие элементы, объясняющие его меньшую плотность по сравнению с чистым железом. Водород считается одним из главных кандидатов на эту роль. Если это так, то его там запасено на 45 океанов.
Эксперимент проводился с использованием нагреваемых лазером алмазных наковален, которые с условной достоверностью позволили воспроизвести экстремальные условия ядра Земли — давление до 111 ГПа и температуру около 5100 К (4826,85 °C). Образцы железа, имитирующие состав ядра, контактировали с гидратированным силикатным стеклом — эквивалентом первичного океана магмы.
После опытов образец изучили с применением атомно-зондовой томографии для создания трёхмерных карт элементного состава на наноуровне. В закалённых образцах обнаружились наноструктуры с соотношением кремния и водорода, близким к 1:1, что позволило экстраполировать содержание водорода в ядре, опираясь на известное количество кремния (2–10 процентов по массе). Таким образом, содержание водорода в ядре может составлять примерно 0,07–0,36 % по массе, что соответствует огромному объёму — от 9 до 45 масс воды всех земных океанов, вместе взятых.
Это открытие имеет важные последствия для понимания происхождения воды на Земле. Если ядро содержит такое количество водорода, значит, большая часть водорода (и, соответственно, воды) была захвачена планетой ещё на стадии аккреции, во время формирования ядра. Это противоречит гипотезе о поздней доставке воды кометами или астероидами уже после формирования ядра.
В итоге исследование не только уточняет состав самого глубокого слоя планеты (до которого учёные вряд ли вообще когда-либо доберутся), но и меняет представления о ранней эволюции Земли. Водород в ядре мог поступать из первичной атмосферы и магматического океана, а его присутствие помогает объяснить многие геохимические и геофизические особенности, включая генерацию магнитного поля и циркуляцию веществ в недрах. Хотя остаются некоторые неопределённости (например, возможное загрязнение образцов или точность знаний о количестве кремния в ядре), на сегодняшний день работа предоставляет самые непосредственные экспериментальные доказательства присутствия водорода в самом сердце Земли.
Источник: phys / 3dnews