В ядре Земли может быть до 70 раз больше водорода, чем в океанах

Эксперименты при высоких температурах и высоком давлении с использованием алмазной наковальни и химических веществ, имитирующих ядро молодой Земли, впервые продемонстрировали, что водород может прочно связываться с железом в экстремальных условиях.

Это объясняет наличие значительного количества водорода в ядре Земли, который попал туда в виде воды в результате столкновений миллиарды лет назад.

Водород в ядре

Учитывая экстремальную глубину, температуру и давление, мы физически не можем проникнуть вглубь Земли напрямую. Поэтому для того, чтобы заглянуть вглубь Земли, исследователи используют сейсмические методы, позволяющие определить состав и плотность подземных материалов. За все время проведения подобных измерений выяснилось, что ядро состоит в основном из железа, но его плотность, в частности плотность жидкой части, ниже, чем ожидалось.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Это навело исследователей на мысль, что наряду с железом должно существовать изобилие легких элементов. Впервые исследователи изучили поведение воды в лабораторных экспериментах с металлическим железом и силикатными соединениями, которые точно имитируют реакции металл-силикат (ядро-мантия) во время формирования Земли. Они обнаружили, что когда вода встречается с железом, большая часть водорода растворяется в металле, в то время как кислород реагирует с железом и переходит в силикатные материалы.

"При температурах и давлениях, к которым мы привыкли на поверхности, водород не соединяется с железом, но нам было интересно, возможно ли это в более экстремальных условиях", - сказал Шох Тагава, аспирант кафедры наук о Земле и планетах Токийского университета во время исследования. "Такие экстремальные температуры и давления нелегко воспроизвести, и лучшим способом достичь их в лаборатории было использование наковальни из алмаза. Это позволяет создать давление в 30-60 гигапаскалей при температуре 3 100-4 600 кельвинов. Это хорошая имитация формирования ядра Земли".

Команда под руководством профессора Кеи Хиросе использовала металл и водосодержащий силикат, аналогичные тем, что находятся в ядре и мантии Земли соответственно, и спрессовала их на алмазной наковальне, одновременно нагревая образец лазером. Чтобы увидеть, что происходит в образце, они использовали визуализацию с высоким разрешением с применением техники, называемой масс-спектроскопией вторичных ионов. Это позволило им подтвердить свою гипотезу о том, что водород связывается с железом, что объясняет очевидное отсутствие воды в океане. Считается, что водород любит железо, или сидерофил.

"Это открытие позволяет нам изучить то, что влияет на нас довольно серьезным образом", - сказал Хиросе. "То, что водород сидерофилен при высоком давлении, говорит нам о том, что большая часть воды, попавшей на Землю в результате массовой бомбардировки во время ее формирования, может находиться в ядре в виде водорода сегодня. По нашим оценкам, там может быть заперто до 70 океанов водорода. Если бы он оставался на поверхности в виде воды, Земля, возможно, никогда не знала бы суши, и жизнь, как мы ее знаем, никогда бы не развилась".опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet