Водень, незважаючи на його статус найпоширенішого елемента у Всесвіті, на поверхні нашої планети майже не зустрічається у вільному вигляді — головним чином він входить до складу води світового океану. Однак новітні геофізичні дослідження докорінно змінюють це уявлення, демонструючи, що основна частина водню на Землі може бути сконцентрована набагато глибше, ніж передбачалося раніше.
Про це розповідає ProIT
Масштабне відкриття: водень у надрах планети
Група науковців під керівництвом геолога Дун’яна Хуана з Пекінського університету провела серію експериментів, результати яких опубліковані у журналі Nature Communications. Вчені моделювали умови глибоких надр нашої планети, щоб визначити, чи може ядро Землі бути величезним резервуаром водню. Результати досліджень вражають: згідно з розрахунками, у ядрі може міститися у 45 разів більше водню, ніж у всіх океанах разом узятих, що робить його найбільшим сховищем цього елементу на планеті.
“Ядро нашої планети може містити колосальні запаси водню”.
Симуляції глибинних процесів та нові гіпотези
Безпосередній доступ до ядра Землі неможливий через екстремальні температури і тиск, тому вчені провели лабораторні експерименти з використанням алмазної комірки з ковадлом. Вони відтворили умови ранньої Землі: стискали зразок заліза, оточений гідратованим силікатним склом, до тиску у 111 гігапаскалів та температури близько 5100 Кельвінів, що максимально наближається до умов у ядрі нашої планети. У такому середовищі речовини розплавились і змішались, утворивши єдину гомогенну суміш, де залізо, кремній, кисень і водень вільно взаємодіяли — аналогічно тому, як це могло відбуватися у глибинах молодої Землі.
Результати експерименту підтвердили, що водень активно вступає у хімічні зв’язки із залізом та іншими елементами у складі металевого сплаву. Сейсмічні дані вже вказували на те, що ядро має меншу густину, ніж чисте залізо, що свідчить про присутність легких елементів. Зокрема, частка кремнію може становити від 2 до 10%. Виходячи з лабораторних спостережень і розрахунків, вчені визначили: водень складає від 0,07 до 0,36% маси ядра, тобто від 1,35 до 6,75 секстильйонів кілограмів.
Таке відкриття є визначальним для розуміння еволюції Землі. Наявність гігантського резервуару водню у надрах свідчить, що Земля могла отримати більшу частину води та водню ще на етапі формування, а не внаслідок пізнішого «бомбардування» кометами. Дослідження складу ядра відкриває нові горизонти для пояснення генерації магнітного поля планети й глобального кругообігу летких речовин. Якщо аналогічний механізм був притаманний і іншим кам’янистим планетам, то навіть ті з них, що здаються сухими та неживими, потенційно можуть мати у своїх надрах значні запаси води та водню.