Рига: +3.1°С
Сенсационные оценки запасов водорода
Ученые пришли к поразительному выводу: недра Земли, в частности ее ядро, могут содержать колоссальное количество водорода, эквивалентное объему от 9 до 45 мировых океанов. Эти результаты, полученные в рамках нового исследования, кардинально меняют наше представление о распределении воды на планете и ставят под сомнение общепринятую теорию о доставке большей части земной влаги из космоса с кометами.
Исследователи, чья работа была опубликована в авторитетном научном журнале, отмечают, что ядро Земли может являться крупнейшим резервуаром этого самого легкого элемента во Вселенной. По новым оценкам, доля водорода в ядре составляет приблизительно от 0,07% до 0,36% от его общей массы.
Эксперимент под давлением: как изучали недра планеты
Прямой анализ состава земного ядра невозможен из-за экстремальных условий на глубине. Традиционные методы часто не подходят для точного измерения содержания водорода — самого маленького элемента. В отличие от предыдущих, менее определенных оценок, ученые применили инновационный подход, имитирующий условия в центре Земли.
Исследовательская группа использовала установку типа «алмазные наковальни», которая позволила создать высокое давление (около 111 ГПа) и температуру (свыше 4800 °C), близкие к тем, что царят в ядре. Внутри этой камеры размещались образцы железа, имитирующие состав ядра, смешанные с гидратированным силикатным стеклом, которое воспроизводило ранние океаны магмы. После быстрого охлаждения образцов была проведена атомно-зондовая томография (АТТ). Этот метод позволил получить трехмерную карту состава с наноразрешением, выявив специфические наноструктуры с соотношением кремния и водорода почти один к одному (Si-OH).
Водород с самого начала: пересмотр теории происхождения воды
Получение соотношения Si:H позволило исследователям оценить процентное содержание водорода, опираясь на более или менее установленное содержание кремния в ядре. Главный вывод заключается в том, что наличие такого значительного объема водорода глубоко внутри планеты убедительно свидетельствует: большая часть воды на Земле образовалась на ранних стадиях аккреции (формирования) планеты, а не была доставлена позже.
«То, что Земля накопила большую часть своей воды на месте в процессе своего формирования, правдоподобно с точки зрения динамики, поскольку вода была доставлена планетезималами и зародышами планет...»
Если бы вода прибыла позже с кометами, водород, согласно логике ученых, преимущественно остался бы в более легких внешних слоях, таких как кора. Присутствие же такого количества водорода в ядре доказывает, что он был интегрирован в структуру планеты до того, как ядро окончательно сформировалось.
Геологические последствия и ограничения
Считается, что водород, взаимодействуя с кислородом в ранней Земле, сформировал эти запасы. Кроме того, наличие водорода в ядре может играть роль в работе геодинамо — механизма, генерирующего магнитное поле Земли, которое защищает все живое от вредного космического излучения. Взаимодействие элементов в раскаленном металлическом «динамо» при остывании ядра могло запустить конвекционные потоки.
Тем не менее, авторы исследования предостерегают от абсолютизации полученных данных. Среди возможных ограничений названы риск искусственного завышения показаний из-за остаточного водорода в камере АТТ, а также некоторая неопределенность в точных данных о содержании кремния в ядре и предположениях о начальном количестве водорода при аккреции. Кроме того, растрескивание образцов в ходе эксперимента могло внести погрешности в сбор данных.
Следите за новостями на других платформах: