Глибоко всередині. У ядрі Землі може зберігатися найбільший запас водню на планеті

Дослідження опубліковане в журналі Nature Communications.

За оцінками вчених, у ядрі може міститися у 9−45 разів більше водню, ніж у всіх океанах Землі разом. В океанах приблизно 150 квінтильйонів кілограмів водню, тоді як у ядрі його може бути від 1,35 до 6,75 секстильйона кілограмів. Це означає, що ядро може бути найбільшим резервуаром водню на планеті.

Читайте также: Масивний об’єкт. У центрі Чумацького Шляху може бути не чорна діра, а згусток темної матерії — дослідження

Отримати зразок ядра неможливо, тому дослідники відтворюють його умови в лабораторії. Команда під керівництвом геофізика Донъяна Хуана з Пекінського університету використала алмазну ковадлу — пристрій, який дозволяє створювати надвисокий тиск. Вчені стиснули маленьку залізну кульку, поміщену в зволожене силікатне скло, до тиску 111 гігапаскалів і нагріли її до приблизно 5100 кельвінів. Для порівняння, тиск у ядрі Землі починається приблизно від 136 гігапаскалів, а температура становить від 5000 до 6000 кельвінів.

Попри те що експериментальний тиск був трохи нижчим за реальний, умови вважають достатньо близькими до тих, що панують у ядрі. За таких температур зразок повністю переходив у рідкий стан, його складники перемішувалися, а система поводилася подібно до розплавленого ядра ранньої Землі.

Результати показали, що водень легко змішується із залізом, а також зв’язується з киснем і кремнієм. Вчені припускають, що під час формування ядра мільярди років тому водень міг накопичитися там саме таким способом.

Ядро Землі складається не лише із заліза. Аналіз поширення сейсмічних хвиль свідчить, що воно менш щільне, ніж мало б бути, якби складалося лише з цього металу. Попередні дослідження показували, що від 2 до 10 відсотків маси ядра може припадати на кремній. Враховуючи, як у лабораторному експерименті водень взаємодіяв із кремнієм, дослідники підрахували, що водень може становити від 0,07 до 0,36 відсотка маси ядра.

Читайте также: 15 років після аварії. Кабани Фукусіми навчилися розмножуватися цілий рік

Автори роботи зазначають, що така кількість означає: більшість води Земля могла отримати ще на основних етапах свого формування, а не лише пізніше разом із кометами. Іншими словами, вода могла бути частиною планети з самого початку її існування.

Науковці давно припускали, що ядро містить водень, але точну кількість було складно визначити. Нові результати свідчать, що видимі запаси водню — це лише невелика частина його загальної кількості на планеті.

Розуміння того, скільки водню зберігається в ядрі, допомагає пояснити походження земної води, її зберігання та обіг протягом мільярдів років. Якщо водень і кисень можуть з часом переміщатися між ядром і верхніми шарами планети, то вода може бути значно глибше пов’язана з внутрішньою будовою Землі, ніж вважалося раніше.