Нове наукове відкриття обіцяє повністю змінити розуміння внутрішнього складу нашої планети та походження летючих елементів, необхідних для життя. Pesquisadores визначив, що ядро Terra може містити величезні резервуари водню, приблизний об’єм яких коливається від 9 до 45 разів більше, ніж кількість води, присутньої в усіх океанах на поверхні Землі разом узятих. Висновки були отримані в результаті передових експериментів, які моделювали умови екстремального тиску та температури, які існують у центрі земної кулі.
Дані показують, що цей водень не у формі рідкої води, а розчинений у металевих сплавах, які складають ядро. Estima Цей елемент становить від 0,07% до 0,36% загальної маси центральної області планети. Концентрація Essa, хоч і здається невеликою у відсотковому вираженні, перетворюється на колосальну кількість речовини в планетарному масштабі, що свідчить про те, що надра Terra набагато багатші легкими елементами, ніж пропонували попередні геологічні моделі.
Дослідження підтверджує важливу теорію про формування планет, яке відбулося приблизно 4,5 мільярда років тому. Докази свідчать про те, що вода та водень були включені в планету на ранніх стадіях її формування, поки Terra ще накопичував масу та диференціював свої шари. Isso суперечить гіпотезі про те, що більша частина води надійшла б пізніше через удари комет і астероїдів у період, відомий як пізнє бомбардування.
Моделювання екстремальних умов у лабораторії
Щоб досягти цих результатів, команда вчених використовувала камери високого тиску, щоб відтворити вороже середовище ядра Землі. У моделюванні Nessas було проаналізовано поведінку водню та кремнію під час гігантських стиснень, подібних до тих, що відбуваються на глибині тисяч кілометрів. Метою було спостерігати, як ці елементи взаємодіють із залізом, основним компонентом ядра.
Випробування показали, що за цих специфічних умов водень має тенденцію легко розчинятися в чавуні та залишається «в пастці» в отриманій мінеральній структурі. Процес розчинення Esse створює стабільні сполуки, які затримують елемент глибоко всередині, не даючи йому вийти в мантію або кору. Методологія дозволила розрахувати ємність зберігання ядра без необхідності безпосереднього збору фізичних зразків, що неможливо за сучасних технологій.
Дослідження використовувало порівняльний підхід для перевірки даних, встановлюючи різні сценарії насичення:
– Консервативний сценарій прогнозує кількість водню, еквівалентну дев’яти світовим океанам.
– Сценарій максимального насичення передбачає обсяг, що відповідає 45 океанам.
– Варіація безпосередньо залежить від частки інших легких елементів, таких як кремній, присутніх у металевій суміші.
– Кінцева щільність, що спостерігається під час моделювання, збігається з поточними сейсмологічними показаннями ядра Terra.
Вплив на геологічну та магнітну еволюцію
Значна присутність водню в ядрі має прямі наслідки для внутрішньої динаміки планети та для генерації магнітного поля Землі. Зовнішнє ядро, що складається з металів у рідкому стані, рухається, генеруючи електричні струми, які, у свою чергу, створюють магнітний екран, який захищає Terra від сонячного випромінювання. Введення легких елементів, таких як водень, змінює щільність і в’язкість цієї рідини, впливаючи на ефективність і стабільність цього природного геодинамо.
Крім того, конвекційні рухи в мантії Землі, відповідальні за тектоніку плит і вулканізм, отримують теплові та хімічні надходження від ядра. На термодинаміку глибинних глибин впливає присутність водню, який може сприяти вивільненню відпрацьованого тепла та підтримувати активність ядра довше, ніж якби воно складалося лише з чистого заліза та нікелю. Динаміка Essa підтверджує думку про те, що цикл води та летючих речовин у Terra є інтегрованою системою, яка з’єднує поверхню з глибшими шарами.
Тривалі сейсмологічні спостереження вже показали, що ядро Terra було трохи менш щільним, ніж повинна бути сфера з чистого заліза. Феномен Esse, названий «дефіцитом щільності», заінтригував геофізиків. Підтвердження того, що водень діє як основний легуючий елемент, пропонує елегантне вирішення цієї таємниці, заповнюючи прогалини в прийнятих на даний момент моделях щільності.
Відмінності поверхневих і глибоких водойм
Важливо відрізняти природу водню, що знаходиться на поверхні, від водню, що зберігається в ядрі. Nos океанів, водень пов’язаний з молекулами води, утворюючи кисень (H2O) у рідкому стані. В ядрі він існує в металевому стані або розчинений у мінералах під тиском, що перевищує мільйони атмосфер. Não — це судноплавний підземний океан, але атомний резерв, інтегрований у скелясту та металеву матрицю.
Вчені порівнюють це відкриття з іншими відомими резервуарами в мантії, де такі мінерали, як рингвудит, мають здатність утримувати воду у своїй кристалічній структурі. Однак потенційний обсяг ядра значно перевищує запаси мантії, консолідуючи центральну область як найбільше родовище водню на планеті. Estudos Futures намагатиметься уточнити ці оцінки за допомогою нових сейсмологічних методів для більш точного відображення аномалій щільності.
Перевірка моделі «мокрої Землі» з моменту її формування змінює точку зору на придатність планети для проживання. Якщо вода є інгредієнтом, який інтегрується в ядро під час формування кам’янистих планет, цілком можливо, що екзопланети в інших сонячних системах також володіють величезними внутрішніми запасами водню, які можуть впливати на їхні атмосфери та потенціал для підтримки життя протягом мільярдів геологічних років.