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

Эксперименты показали, что в земном ядре может содержаться значительное количество водорода, который попал туда в результате метеоритных бомбардировок миллиарды лет назад. Если бы этот водород не был заперт в ядре, Земля, возможно, никогда не сформировала сушу и была водным миром.

Работа опубликована в журнале Nature Communications. Заглянуть в недра нашей планеты пока не представляется возможным, поэтому ученые могут лишь моделировать определенные процессы внутри нее. Чтобы установить плотность и состав ядра планеты, используют сейсмические данные. Известно, что оно состоит из железа, однако плотность его оказалась ниже, чем предполагалось.

Поэтому ученые стали задумываться о том, что наряду с железом в ядре присутствует значительное количество легких элементов. Исследователи из Токийского университета (Япония) впервые изучили поведение воды в лабораторных экспериментах с участием металлического железа и силикатных соединений, которые точно моделируют реакции металл-силикат (то есть ядро-мантия) во время формирования нашей планеты.

Как оказалось, когда вода встречается с железом, то при экстремальных температурах и давлении большая часть водорода растворяется в металле. Кислород в итоге реагирует с железом, переходя в силикатные материалы. Чтобы выяснить это, в лаборатории пришлось создать экстремальные условия, которых нет на поверхности Земли. Для этого ученые использовали алмазную наковальню, при помощи которой можно создавать давление в 30-60 гигапаскалей и температуру от 3100 до 4600 кельвинов.

В эксперименте использовали металл и водородосодержащий силикат, аналогичные тем, что обнаружили в ядре и мантии планеты. Затем авторы исследования поместили их в условия сверхвысокого давления и провели визуализацию с высоким разрешением, применив метод масс-спектрометрии вторичных ионов.

В результате они выяснили, что наибольшая часть водорода, попавшего на Землю в результате метеоритных бомбардировок, может быть заключено в ядре. И его количество огромно: по оценкам специалистов, если бы этот водород оставался на поверхности, Земля, возможно, никогда не сформировала сушу и была бы вся покрыта океаном.