Ученые предполагают, что ядро Земли скрывает до 45 океанов водорода

Международная группа исследователей из Китая и Швейцарии провела эксперимент, который позволил предположить, что ядро Земли может содержать огромные запасы водорода — эквивалентные по объему до 45 Мировых океанов. Эти результаты ставят под сомнение традиционную теорию о том, что вода на планете в основном пришла с кометами.



Ученые давно отмечали, что плотность ядра Земли ниже, чем у чистого железа, что указывает на наличие более легких элементов, включая водород. Несмотря на то что поверхность планеты покрыта водой, исследователи предполагают, что основные запасы водорода могли оставаться в недрах Земли с момента её формирования около 4,5 миллиардов лет назад. До сих пор точно оценить его количество было крайне сложно из-за экстремальных условий в глубинах планеты.

Чтобы преодолеть эти трудности, специалисты из Пекинский университет и Швейцарская высшая техническая школа Цюриха применили новый экспериментальный подход. В работе, опубликованной в журнале Nature Communications, они использовали лазерный нагрев в алмазных наковальнях для воссоздания условий в недрах Земли. Вместо стандартной рентгеновской дифракции исследователи моделировали процессы разделения металла и силиката.

В ходе эксперимента образцы железа, имитирующие материал ядра, и гидратированного силикатного стекла, напоминающего древний магматический океан, подвергались давлению до 111 гигапаскалей и нагреву до 6000 °C. Полученные данные анализировали с помощью атомно-зоновой томографии, что позволило создать трехмерную карту состава на нанометровом уровне. Особое внимание ученые уделили наноструктурам Si-OH, богатым кремнием, кислородом и водородом, в которых молярное соотношение кремний:водород оказалось близким к 1:1.

Экстраполяция этих результатов на всю планету показала, что ядро Земли может содержать от 0,07 % до 0,36 % водорода по массе. В пересчете на объем это соответствует количеству воды, достаточному для заполнения от 9 до 45 земных океанов. Исследователи считают, что ядро может быть крупнейшим резервуаром водорода на планете.

Это открытие важно для понимания происхождения воды на Земле. Если водород находится преимущественно в ядре, это подтверждает гипотезу его внутреннего происхождения — накопление водорода происходило ещё на ранних этапах формирования планеты, во время аккреции. Такой вывод противоречит версии о позднем заносе воды и водорода кометами после формирования земной коры.

«Считается, что водород на Земле, включая ядро, сформировался вместе с планетой, — отметил ведущий автор исследования Дунъян Хуан из Пекинского университета. — Научное сообщество всё ещё обсуждает, на каком именно этапе это произошло».

Исследователи признают, что их работа имеет ограничения: остаточный водород в камере томографа мог повлиять на точность измерений, а состав кремния в ядре остаётся неточно определённым. Тем не менее, открытие открывает новые возможности для изучения геохимии глубинных слоев и истории формирования Земли.

Читайте также: