Учені розповіли про найбільше сховище водню на Землі

Учені заявили про те, що ядро Землі містить у 45 разів більше водню, ніж океани. Це робить його найбільшим резервуаром водню на планеті, повідомляє Live Science.

За словами вчених, така величезна кількість водню потрапила в ядро під час його формування приблизно 4,5 мільярда років тому, а не прибула з кометами, які падали на Землю пізніше.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Вчені знайшли новий спосіб отримувати вдвічі більше водню з води

"Те, що водень на Землі, включно з воднем у ядрі, був доставлений під час формування планети, є усталеною гіпотезою. Різниця між дослідниками полягає в тому, коли саме водень був доставлений у процесі формування Землі", — заявив провідний автор дослідження Дун'ян Хуан, доцент Школи наук про Землю і космос Пекінського університету в Китаї.

Дискусія про те, звідки водень узявся, ведеться десятиліттями. Вона триває, оскільки кількість водню в ядрі складно визначити. Водень — найлегший елемент у Всесвіті, тому більшість методів не мають достатньої роздільної здатності для його належного виявлення в умовах високого тиску і високої температури, таких як ядро Землі.

Але оцінка кількості водню, укладеного всередині ядра, є ключем до розуміння того, як водень взагалі туди потрапив. У попередніх дослідженнях для оцінки кількості водню в ядрі Землі використовувався метод рентгенівської дифракції. Цей метод кількісно визначає мінерали та інші речовини в матеріалі, аналізуючи, як цей матеріал розсіює рентгенівські промені. Оскільки ядро Землі майже повністю складається із заліза, вчені додали водень до зразка заліза в лабораторії і виміряли розширення його кристалічної структури, щоб розрахувати, скільки водню може бути укладено всередині ядра.

Недоліком рентгенівської дифракції в цьому випадку є те, що вона робить кілька важливих припущень. По-перше, передбачається, що дослідники мають точне уявлення про кристалічну структуру заліза і про те, як воно реагує в певних умовах. По-друге, передбачається, що кремній і кисень, присутні в ядрі, не деформують кристалічну структуру під час розчинення в залізі — що, як виявилося, відбувається.

У новому дослідженні вчені використали альтернативний метод, відомий як атомно-зондова томографія. Ця техніка дає змогу "отримати тривимірне нанорозмірне картування складу всіх елементів періодичної таблиці" та "ідеально підходить для зразків, що перебувають під високим тиском", — сказав Хуан.

Під час дослідження вчені змоделювали умови, які, ймовірно, існували під час формування ядра Землі, і використовували атомно-зондову томографію. Вони з'ясували, що водень, кисень і кремній одночасно розчиняються в кристалічних структурах заліза в екстремальних умовах, змінюючи таким чином кристали раніше невідомим чином.

Ба більше, під час експерименту в "ядро" з "магми" надійшла рівна кількість водню і кремнію. Таким чином, вчені оцінили, що водень становить від 0,07% до 0,36% маси ядра Землі. Тобто, в ньому міститься в 45 разів більше водню, ніж в океанах планети.

Якби водень доставили комети вже після формування ядра Землі, основна його частина перебувала б у вищих шарах. Але те, що ядро є найбільшим резервуаром водню планети, вказує на те, що він з'явився до того, як вона повністю сформувалася.

Нещодавно вчені випустили крихітні снаряди залізовуглецевого сплаву з високошвидкісної гармати і продемонстрували тим самим, що дивний частково твердий, частково рідкий стан, який, як вважали, існує всередині ядра Землі, дійсно можливий.