Simuleringer indikerer, at Jordens kerne lagrer brint svarende til 45 oceaner af vand

En nylig videnskabelig opdagelse lover at omdefinere forståelsen af ​​den indre sammensætning af vores planet og oprindelsen af ​​de flygtige elementer, der understøtter liv. Pesquisadores identificerede, at kernen af ​​Terra kan rumme et stort reservoir af brint, med et anslået volumen, der varierer mellem ni og 45 gange mængden af ​​vand, der findes i alle jordens overfladehave tilsammen. Konklusionen stammer fra avancerede eksperimenter, der simulerede de ekstreme tryk- og temperaturforhold, der eksisterer i midten af ​​kloden.

Dataene indikerer, at brint ikke er til stede i form af flydende vand, men snarere opløst i de metalliske legeringer, der udgør kernen. Estima Dette element repræsenterer mellem 0,07% og 0,36% af den samlede masse af den centrale region af planeten. Essa koncentration, selvom den ser lille ud i procent, udmønter sig i en kolossal mængde stof, når den betragtes på planetarisk skala, hvilket tyder på, at det indre af Terra er meget rigere på lette elementer end tidligere foreslåede geologiske modeller.

Undersøgelsen styrker en afgørende teori om planetarisk dannelse, der fandt sted for omkring 4,5 milliarder år siden. Beviser tyder på, at vand og brint blev inkorporeret i planeten i de indledende stadier af dens dannelse, mens Terra stadig akkumulerede masse og differentierede dens lag. Isso modsiger hypotesen om, at det meste af vandet ville være ankommet senere, transporteret af nedslag fra kometer og asteroider i perioden kendt som sent bombardement.

Simulering af ekstreme forhold i laboratoriet

For at opnå disse resultater brugte holdet af forskere fra Escola, Ciências, Terra og Espaço højtrykskamre til at genskabe det fjendtlige miljø i Jordens kerne. I Nessas-simuleringer blev brints og siliciums adfærd analyseret, når de blev udsat for gigantiske kompressioner, svarende til dem, der forekommer tusindvis af kilometers dybe. Målet var at observere, hvordan disse elementer interagerer med jern, kernens hovedkomponent.

Tests viste, at under disse specifikke forhold har brint tendens til let at opløses i smeltet jern og forbliver “fanget” i den resulterende mineralske struktur. Esse opløsningsproces skaber stabile forbindelser, der fanger elementet dybt inde og forhindrer det i at undslippe ind i kappen eller skorpen. Metoden gjorde det muligt at beregne kernens lagerkapacitet uden behov for direkte fysiske prøver, som er umulige at opnå med den nuværende teknologi.

Forskningen brugte en komparativ tilgang til at validere dataene:

– Det konservative scenarie peger på en mængde brint svarende til ni globale oceaner.

– Det maksimale mætningsscenarie antyder et volumen svarende til 45 oceaner.

– Variationen afhænger direkte af andelen af ​​andre lette elementer, såsom silicium, der er til stede i den metalliske blanding.

– Den endelige tæthed observeret i simuleringerne falder sammen med aktuelle seismologiske aflæsninger af Jordens kerne.

Indvirkning på geologisk og magnetisk udvikling

Den massive tilstedeværelse af brint i kernen har direkte konsekvenser for planetens indre dynamik og genereringen af ​​Jordens magnetfelt. Den ydre kerne, der består af metaller i flydende tilstand, bevæger sig og genererer elektriske strømme, som igen skaber det magnetiske skjold, der beskytter Terra mod solstråling. Indførelsen af ​​lette elementer som brint ændrer tætheden og viskositeten af ​​denne væske, hvilket påvirker effektiviteten og stabiliteten af ​​denne naturlige geodynamo.

Desuden modtager konvektionsbevægelser i jordens kappe, ansvarlig for pladetektonik og vulkanisme, termiske og kemiske bidrag fra kernen. Termodynamikken i det dybe indre påvirkes af tilstedeværelsen af ​​brint, som kan lette frigivelsen af ​​spildvarme og holde kernen aktiv længere, end hvis den var sammensat af rent jern og nikkel alene. Essa dynamik bekræfter opfattelsen af, at vandet og flygtige kredsløb i Terra er et integreret system, der forbinder overfladen med dybere lag.

Langtidsseismologiske observationer viste allerede, at kernen af ​​Terra var lidt mindre tæt end en kugle af rent jern burde være. Esse fænomen, kendt som “density deficit”, fascinerede geofysikere. Bekræftelse af, at brint fungerer som et vigtigt legeringselement, giver en elegant løsning på dette mysterium, der udfylder hullerne i aktuelt accepterede tæthedsmodeller.

Forskelle mellem overflade- og dybe reservoirer

Det er vigtigt at skelne arten af ​​det brint, der findes på overfladen, fra det, der er lagret i kernen. Nos oceaner, er brint forbundet med oxygendannende vandmolekyler (H2O) i flydende tilstand. I kernen eksisterer det i en metallisk tilstand eller opløst i mineraler under tryk, der overstiger millioner af atmosfærer. Não er et sejlbart underjordisk hav, men en atomreserve integreret i den stenede og metalliske matrix.

Forskere sammenligner denne opdagelse med andre kendte reservoirer i kappen, hvor mineraler som ringwoodit har evnen til at tilbageholde vand i deres krystallinske struktur. Imidlertid overstiger kernens potentielle volumen langt disse kappereserver, hvilket konsoliderer den centrale region som den største brintforekomst på planeten. Estudos Futures vil forsøge at forfine disse estimater ved hjælp af nye seismologiske teknikker for mere præcist at kortlægge tæthedsanomalier.

Validering af denne “våde jord”-model siden dannelse ændrer perspektivet på planetarisk beboelighed. Hvis vand er en ingrediens, der integreres i kernen under dannelsen af ​​klippeplaneter, er det muligt, at exoplaneter i andre solsystemer også besidder enorme interne reserver af brint, som kan påvirke deres atmosfærer og potentiale til at rumme liv over milliarder af geologiske år.