Водород, несмотря на его статус самого распространенного элемента во Вселенной, на поверхности нашей планеты почти не встречается в свободном виде — главным образом он входит в состав воды мирового океана. Однако новейшие геофизические исследования коренным образом меняют это представление, демонстрируя, что основная часть водорода на Земле может быть сконцентрирована гораздо глубже, чем предполагалось ранее.
Об этом сообщает ProIT
Масштабное открытие: водород в недрах планеты
Группа ученых под руководством геолога Дуньяна Хуана из Пекинского университета провела серию экспериментов, результаты которых опубликованы в журнале Nature Communications. Ученые моделировали условия глубоких недр нашей планеты, чтобы определить, может ли ядро Земли быть огромным резервуаром водорода. Результаты исследований впечатляют: согласно расчетам, в ядре может содержаться в 45 раз больше водорода, чем во всех океанах вместе взятых, что делает его крупнейшим хранилищем этого элемента на планете.
«Ядро нашей планеты может содержать колоссальные запасы водорода».
Симуляции глубинных процессов и новые гипотезы
Прямой доступ к ядру Земли невозможен из-за экстремальных температур и давления, поэтому ученые провели лабораторные эксперименты с использованием алмазной ячейки с наковальней. Они воспроизвели условия ранней Земли: сжимали образец железа, окруженный гидратированным силикатным стеклом, до давления в 111 гигапаскалей и температуры около 5100 Кельвинов, что максимально приближает к условиям в ядре нашей планеты. В такой среде вещества расплавились и смешались, образовав единую гомогенную смесь, где железо, кремний, кислород и водород свободно взаимодействовали — аналогично тому, как это могло происходить в недрах молодой Земли.
Результаты эксперимента подтвердили, что водород активно вступает в химические связи с железом и другими элементами в составе металлического сплава. Сейсмические данные уже указывали на то, что ядро имеет меньшую плотность, чем чистое железо, что свидетельствует о присутствии легких элементов. В частности, доля кремния может составлять от 2 до 10%. Исходя из лабораторных наблюдений и расчетов, ученые определили: водород составляет от 0,07 до 0,36% массы ядра, то есть от 1,35 до 6,75 секстильонов килограммов.
Такое открытие является определяющим для понимания эволюции Земли. Наличие гигантского резервуара водорода в недрах свидетельствует о том, что Земля могла получить большую часть воды и водорода еще на этапе формирования, а не в результате позднейшего «бомбардирования» кометами. Исследование состава ядра открывает новые горизонты для объяснения генерации магнитного поля планеты и глобального круговорота летучих веществ. Если аналогичный механизм был присущ и другим каменистым планетам, то даже те из них, что кажутся сухими и неживыми, потенциально могут иметь в своих недрах значительные запасы воды и водорода.