BBC
Результати нового дослідження продемонстрували, що ядро Землі містить кількість водню, порівняну з 45 океанами.
Результати ставлять під сумнів теорію, що більшість води на нашій планеті потрапила сюди разом з кометами. Через екстремальні умови та віддаленість розташування ядра доволі проблематично точно проаналізувати його склад. Більшість методів просто не підходять для виявлення вмісту водню, оскільки це найлегший та найменший хімічний елемент.
Попередні оцінки базувались на таких методах, як визначення вмісту водню через розширення кристалічної ґратки гідридів заліза. Це призвело до вкрай невизначених оцінок щодо вмісту водню у ядрі. У новому дослідженні науковці застосували іонний підхід. Вони використовували алмазні ковадла, які нагрівали лазером для імітації умов високого тиску та температури у ядрі Землі, близько 111 ГПа та 4 826 °C.
У алмазних ковадлах розмістили зразки заліза, що імітують земне ядро, гідратоване силікатне скло, з якого складались ранні океани магми, аби викликати плавлення, близьке до умов в ядрі. Далі дослідники використали атомно-зондову томографію (АТТ) для створення тривимірної карти складу з нанорозмірною роздільною здатністю. Це допомогло встановити кількість кремнію, кисню та водню у зразках та наноструктури, збагачені Si-OH, що утворились внаслідок загартування.
Вчені встановили, що молярне співвідношення кремнію та водню у цих структурах складає майже 1:1. Це дозволило приблизно оцінити процентний вміст водню у ядрі, оскільки кількість кремнію більш-менш добре відома. Отримані результати свідчать, що земне ядро містить близько 0,07–0,36 масової частки водню, еквівалентної 9–45 океанам води.
Серед ключових висновків дослідження, підтвердження того, що більша частина води на Землі, судячи з усього, утворилась на ранніх стадіях акреції внаслідок взаємодії водню з киснем. Це суперечить теорії, що вода на Землі з’явилась пізніше та була доставлена кометами. Дослідники пояснюють, що у такому випадку водень переважно містився б у більш дрібних шарах земної кори. Однак наявність водню всередині ядра свідчить, що він потрапив туди ще до того, як воно повністю сформувалось.
“Те, що Земля накопичила більшу частину своєї води на місці в процесі свого формування, правдоподібно з погляду динаміки, оскільки вода була доставлена планетезималами та зародками планет, і узгоджується з моделлю поглинання водню, що включає взаємодію між первинною атмосферою та магматичним океаном. Це також узгоджується з ідеєю, що Земля могла бути побудована в основному з енстатитових хондритоподібних матеріалів, які, крім ізотопної подібності до Землі, містять достатню кількість водню, щоб забезпечити понад три океани води та земні ізотопні характеристики водню”, — зазначають автори дослідження.
Науковці попереджають, що їхнє дослідження має обмеження. Серед іншого, залишковий водень у камері APT міг штучно завищити виміряний вміст водню. Також існує певна невизначеність щодо вмісту кремнію в ядрі та у припущенні про достатню кількість водню під час акреції Землі. Розтріскування зразків також могло призвести до помилок при зборі даних APT.
Ми писали, що науковці з Океанографічного інституту Вудс-Хоул у Массачусетсі знайшли ознаки того, що матеріал витікає з твердого внутрішнього ядра Землі на поверхню. До того ж внутрішнє ядро Землі сповільнюється — тривалість доби може змінитися.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature
Джерело: Phys.org
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.