Volgens onderzoek zou de kern van de aarde een waterstofreservoir kunnen bevatten dat overeenkomt met 45 oceanen

Een nieuwe wetenschappelijke ontdekking belooft het begrip van de interne samenstelling van onze planeet en de oorsprong van vluchtige elementen die essentieel zijn voor het leven volledig te hervormen. Pesquisadores heeft vastgesteld dat de kern van Terra enorme waterstofreservoirs kan bevatten, met een geschat volume dat varieert tussen 9 en 45 keer de hoeveelheid water die aanwezig is in alle oceanen op het aardoppervlak samen. De conclusies zijn verkregen uit geavanceerde experimenten die de extreme druk- en temperatuuromstandigheden in het centrum van de aarde simuleerden.

Uit de gegevens blijkt dat deze waterstof zich niet in de vorm van vloeibaar water bevindt, maar eerder is opgelost in de metaallegeringen waaruit de kern bestaat. Estima Dit element vertegenwoordigt 0,07% tot 0,36% van de totale massa van het centrale deel van de planeet. De Essa-concentratie, ook al lijkt deze procentueel klein, vertaalt zich in een kolossale hoeveelheid materie op planetaire schaal, wat suggereert dat het binnenste van Terra veel rijker is aan lichte elementen dan eerdere geologische modellen voorgesteld.

De studie bevestigt een cruciale theorie over planetaire vorming die ongeveer 4,5 miljard jaar geleden plaatsvond. Er zijn aanwijzingen dat water en waterstof in de vroege stadia van zijn vorming in de planeet werden opgenomen, terwijl Terra nog steeds massa aan het accumuleren was en de lagen ervan differentieerde. Isso is in tegenspraak met de hypothese dat het meeste water later zou zijn aangekomen, veroorzaakt door inslagen van kometen en asteroïden tijdens de periode die bekend staat als late bombardementen.

Simulatie van extreme omstandigheden in het laboratorium

Om deze resultaten te bereiken gebruikte het team van wetenschappers hogedrukkamers om de vijandige omgeving van de kern van de aarde na te bootsen. In Nessas-simulaties werd het gedrag van waterstof en silicium geanalyseerd wanneer ze werden onderworpen aan gigantische compressies, vergelijkbaar met die welke duizenden kilometers diep plaatsvinden. Het doel was om te observeren hoe deze elementen interageren met ijzer, het hoofdbestanddeel van de kern.

Uit de tests bleek dat waterstof onder deze specifieke omstandigheden de neiging heeft gemakkelijk op te lossen in het gietijzer en “gevangen” blijft in de resulterende minerale structuur. Het Esse-oplossingsproces creëert stabiele verbindingen die het element diep van binnen vasthouden, waardoor het niet in de mantel of korst kan ontsnappen. De methodologie maakte het mogelijk om de opslagcapaciteit van de kern te berekenen zonder de noodzaak van directe verzameling van fysieke monsters, wat onmogelijk is met de huidige technologie.

Het onderzoek maakte gebruik van een vergelijkende aanpak om de gegevens te valideren, waarbij verschillende verzadigingsscenario’s werden vastgesteld:

– Het conservatieve scenario gaat uit van een hoeveelheid waterstof die overeenkomt met negen oceanen in de wereld.

– Het maximale verzadigingsscenario suggereert een volume dat overeenkomt met 45 oceanen.

– De variatie hangt rechtstreeks af van de hoeveelheid andere lichte elementen, zoals silicium, die in het metaalmengsel aanwezig zijn.

– De uiteindelijke dichtheid waargenomen in de simulaties valt samen met de huidige seismologische metingen van de kern van Terra.

Impact op de geologische en magnetische evolutie

De massale aanwezigheid van waterstof in de kern heeft directe gevolgen voor de interne dynamiek van de planeet en voor de opwekking van het magnetische veld van de aarde. De buitenste kern, bestaande uit metalen in vloeibare toestand, beweegt en genereert elektrische stromen die op hun beurt het magnetische schild creëren dat de Terra beschermt tegen zonnestraling. De introductie van lichte elementen zoals waterstof verandert de dichtheid en viscositeit van deze vloeistof, waardoor de efficiëntie en stabiliteit van deze natuurlijke geodynamo wordt beïnvloed.

Bovendien ontvangen convectiebewegingen in de aardmantel, verantwoordelijk voor platentektoniek en vulkanisme, thermische en chemische input vanuit de kern. De thermodynamica van het diepe binnenland wordt beïnvloed door de aanwezigheid van waterstof, wat de uitstoot van afvalwarmte kan vergemakkelijken en de kern langer actief kan houden dan wanneer deze alleen uit puur ijzer en nikkel zou bestaan. De dynamiek van Essa versterkt het inzicht dat de water- en vluchtige cyclus in Terra een geïntegreerd systeem is dat het oppervlak met diepere lagen verbindt.

Seismologische waarnemingen over een langere periode gaven al aan dat de kern van Terra iets minder dicht was dan een bol van puur ijzer zou moeten zijn. Het fenomeen Esse, genaamd “dichtheidstekort”, intrigeerde geofysici. De bevestiging dat waterstof als een belangrijk legeringselement fungeert, biedt een elegante oplossing voor dit mysterie en vult de gaten in de momenteel geaccepteerde dichtheidsmodellen op.

Verschillen tussen oppervlakte- en diepe reservoirs

Het is essentieel om onderscheid te maken tussen de aard van de waterstof die op het oppervlak wordt aangetroffen en de waterstof die in de kern is opgeslagen. Nos oceanen, waterstof is gekoppeld aan watermoleculen en vormt zuurstof (H2O) in vloeibare toestand. In de kern bestaat het in een metallische toestand of opgelost in mineralen onder een druk van meer dan miljoenen atmosfeer. Não is een bevaarbare ondergrondse oceaan, maar een atomaire reserve geïntegreerd in de rotsachtige en metalen matrix.

Wetenschappers vergelijken deze ontdekking met andere bekende reservoirs in de mantel, waar mineralen zoals ringwoodiet het vermogen hebben om water in hun kristallijne structuur vast te houden. Het potentiële volume van de kern overtreft echter ruimschoots de reserves van de mantel, waardoor de centrale regio de grootste waterstofafzetting ter wereld wordt. Estudos Futures zal proberen deze schattingen te verfijnen met behulp van nieuwe seismologische technieken om dichtheidsafwijkingen nauwkeuriger in kaart te brengen.

De validatie van het ‘natte aarde’-model sinds de vorming ervan verandert het perspectief op de bewoonbaarheid van de planeet. Als water een ingrediënt is dat zich in de kern integreert tijdens de vorming van rotsachtige planeten, is het mogelijk dat exoplaneten in andere zonnestelsels ook over enorme interne waterstofvoorraden beschikken, wat hun atmosfeer zou kunnen beïnvloeden en het potentieel om gedurende miljarden geologische jaren leven in stand te houden.