Ученые рассказали о самом большом хранилище водорода на Земле

Ученые заявили о том, что ядро Земли содержит в 45 раз больше водорода, чем океаны. Это делает его крупнейшим резервуаром водорода на планете, сообщает Live Science.

По словам ученых, такое огромное количество водорода попало в ядро во время его формирования примерно 4,5 миллиарда лет назад, а не прибыло с кометами, которые падали на Землю позже.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Ученые нашли новый способ получать вдвое больше водорода из воды

«То, что водород на Земле, включая водород в ядре, был доставлен во время формирования планеты, является устоявшейся гипотезой. Разница между исследователями заключается в том, когда именно водород был доставлен в процессе формирования Земли», — заявил ведущий автор исследования Дунъян Хуан, доцент Школы наук о Земле и космосе Пекинского университета в Китае.

Дискуссия о том, откуда водород взялся, ведется десятилетиями. Она продолжается, поскольку количество водорода в ядре сложно определить. Водород — самый легкий элемент во Вселенной, поэтому большинство методов не обладают достаточной разрешающей способностью для его надлежащего обнаружения в условиях высокого давления и высокой температуры, таких как ядро ​​Земли.

Но оценка количества водорода, заключенного внутри ядра, является ключом к пониманию того, как водород вообще туда попал. В предыдущих исследованиях для оценки количества водорода в ядре Земли использовался метод рентгеновской дифракции. Этот метод количественно определяет минералы и другие вещества в материале, анализируя, как этот материал рассеивает рентгеновские лучи. Поскольку ядро ​​Земли почти полностью состоит из железа, ученые добавили водород к образцу железа в лаборатории и измерили расширение его кристаллической структуры, чтобы рассчитать, сколько водорода может быть заключено внутри ядра.

Недостатком рентгеновской дифракции в этом случае является то, что она делает несколько важных допущений. Во-первых, предполагается, что исследователи имеют точное представление о кристаллической структуре железа и о том, как оно реагирует в определенных условиях. Во-вторых, предполагается, что кремний и кислород, присутствующие в ядре, не деформируют кристаллическую структуру при растворении в железе — что, как оказалось, происходит.

В новом исследовании ученые использовали альтернативный метод, известный как атомно-зондовая томография. Эта техника позволяет «получить трехмерное наноразмерное картирование состава всех элементов периодической таблицы» и «идеально подходит для образцов, находящихся под высоким давлением», — сказал Хуан.

В ходе исследования ученые смоделировали условия, которые, вероятно, существовали во время формирования ядра Земли и использовали атомно-зондовую томографию. Они выяснили, что водород, кислород и кремний одновременно растворяются в кристаллических структурах железа в экстремальных условиях, изменяя таким образом кристаллы ранее неизвестным образом.

Более того, в ходе эксперимента в «ядро» из «магмы» поступило равное количество водорода и кремния. Таким образом, ученые оценили, что водород составляет от 0,07% до 0,36% массы ядра Земли. То есть, в нем содержится в 45 раз больше водорода, чем в океанах планеты.

Если бы водород доставили кометы уже после формирования ядра Земли, основная его часть находилась в более высоких слоях. Но то, что ядро является крупнейшим резервуаром водорода планеты, указывает на то, что он появился до того, как она полностью сформировалась.

Недавно ученые выпустили крошечные снаряды железоуглеродистого сплава из высокоскоростной пушки и продемонстрировали тем самым, что странное частично твердое, частично жидкое состояние, которое, как считалось, существует внутри ядра Земли, действительно возможно.