Egy új tudományos felfedezés azt ígéri, hogy teljesen átformálja bolygónk belső összetételének és az élethez nélkülözhetetlen illékony elemek eredetének megértését. Pesquisadores azonosította, hogy az Terra magja hatalmas hidrogéntározókat tartalmazhat, amelyek becsült térfogata 9-45-szöröse a Föld felszínén található összes óceán vízmennyiségének együttesen. A következtetéseket olyan fejlett kísérletekből vonták le, amelyek a földgömb közepén fennálló szélsőséges nyomás- és hőmérsékleti viszonyokat szimulálták.
Az adatok azt mutatják, hogy ez a hidrogén nem folyékony víz formájában van, hanem a magot alkotó fémötvözetekben oldódik. Estima Ez az elem a bolygó központi részének teljes tömegének 0,07-0,36%-át teszi ki. Az Essa koncentráció, bár százalékosan kicsinek tűnik, bolygóméretekben óriási mennyiségű anyagot jelent, ami arra utal, hogy az Terra belsejében sokkal gazdagabb a fényelem, mint a korábbi geológiai modellek javasolták.
A tanulmány megerősít egy döntő fontosságú elméletet a bolygókeletkezésről, amely körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt történt. A bizonyítékok arra utalnak, hogy a víz és a hidrogén beépült a bolygóba a kialakulásának korai szakaszában, miközben az Terra még mindig tömeget halmozott fel és különböztette meg rétegeit. Az Isso ellentmond annak a hipotézisnek, hogy a víz nagy része később érkezett volna, az üstökösök és aszteroidák becsapódása miatt a késői bombázásnak nevezett időszakban.
Szélsőséges körülmények szimulációja laboratóriumban
Ezen eredmények elérése érdekében a tudóscsoport nagynyomású kamrákat használt a Föld magjának ellenséges környezetének újrateremtésére. Az Nessas szimulációkban a hidrogén és a szilícium viselkedését elemezték, amikor óriási kompressziónak vetették alá, hasonlóan a több ezer kilométeres mélységben előfordulóhoz. A cél az volt, hogy megfigyeljük, hogyan lépnek kölcsönhatásba ezek az elemek a vassal, az atommag fő összetevőjével.
A tesztek kimutatták, hogy ilyen specifikus körülmények között a hidrogén hajlamos könnyen feloldódni az öntöttvasban, és „csapdában” marad a keletkező ásványi szerkezetben. Az Esse oldódási folyamat stabil vegyületeket hoz létre, amelyek mélyen bezárják az elemet, megakadályozva, hogy a köpenybe vagy a kéregbe kerüljön. A módszertan lehetővé tette a mag tárolókapacitásának kiszámítását közvetlen fizikai minták gyűjtése nélkül, ami a jelenlegi technológiával lehetetlen.
A kutatás összehasonlító megközelítést alkalmazott az adatok validálására, és különböző telítettségi forgatókönyveket állapított meg:
– A konzervatív forgatókönyv kilenc globális óceánnak megfelelő mennyiségű hidrogént vetít előre.
– A maximális telítettségi forgatókönyv 45 óceánnak megfelelő térfogatot javasol.
– A változás közvetlenül függ a fémkeverékben lévő egyéb könnyű elemek, például szilícium arányától.
– A szimulációk során megfigyelt végső sűrűség egybeesik az Terra magjának aktuális szeizmológiai leolvasásával.
Hatás a geológiai és mágneses evolúcióra
A hidrogén tömeges jelenléte a magban közvetlen következményekkel jár a bolygó belső dinamikájára és a Föld mágneses mezőjének kialakulására. A folyékony halmazállapotú fémekből álló külső mag elektromos áramokat generál, amelyek viszont létrehozzák a mágneses pajzsot, amely megvédi az Terra-et a napsugárzástól. A könnyű elemek, például a hidrogén bevezetése megváltoztatja ennek a folyadéknak a sűrűségét és viszkozitását, befolyásolva ennek a természetes geodinamónak a hatékonyságát és stabilitását.
Ezenkívül a Föld köpenyében a lemeztektonikáért és a vulkanizmusért felelős konvekciós mozgások hő- és kémiai bemeneteket kapnak a magból. A mély belső tér termodinamikáját befolyásolja a hidrogén jelenléte, amely elősegítheti a hulladékhő felszabadulását, és tovább tarthatja aktívan a magot, mintha csak tiszta vasból és nikkelből állna. Az Essa dinamika megerősíti azt a nézetet, hogy az Terra víz- és illékonyanyag-körforgása egy integrált rendszer, amely összeköti a felszínt a mélyebb rétegekkel.
A hosszú távú szeizmológiai megfigyelések már azt mutatták, hogy az Terra magja valamivel kisebb sűrűségű volt, mint amilyennek egy tiszta vasból készült gömbnek lennie kellene. Esse jelenség, az úgynevezett “sűrűség deficit”, felkeltette a geofizikusok érdeklődését. Annak megerősítése, hogy a hidrogén fő ötvözőelemként működik, elegáns megoldást kínál erre a rejtélyre, kitöltve a jelenleg elfogadott sűrűségi modellek hiányosságait.
A felszíni és a mély tározók közötti különbségek
Elengedhetetlen, hogy megkülönböztessük a felszínen található hidrogén természetét a magban tárolttól. Nos óceánok, a hidrogén folyékony halmazállapotú oxigént (H2O) képező vízmolekulákhoz kapcsolódik. A magban fémes állapotban, vagy több millió atmoszférát meghaladó nyomás alatt ásványokban oldva van. Az Não egy hajózható földalatti óceán, de a sziklás és fémes mátrixba integrált atomtartalék.
A tudósok ezt a felfedezést a köpenyben lévő más ismert tározókkal hasonlítják össze, ahol az ásványok, például a ringwoodit képesek megtartani a vizet kristályos szerkezetükben. A mag potenciális térfogata azonban messze meghaladja a köpeny készleteit, így a központi régió a bolygó legnagyobb hidrogénlelőhelye lesz. Az Estudos Futures igyekszik finomítani ezeket a becsléseket új szeizmológiai technikák segítségével a sűrűségi anomáliák pontosabb feltérképezésére.
A „nedves Föld” modell érvényesítése a kialakulása óta megváltoztatja a bolygók lakhatóságának perspektíváját. Ha a víz olyan összetevő, amely a sziklás bolygók kialakulása során beépül a magba, akkor lehetséges, hogy más naprendszerek exobolygói is hatalmas belső hidrogéntartalékokkal rendelkeznek, ami befolyásolhatja légkörüket és az élet fenntartásának lehetőségét több milliárd geológiai éven keresztül.