Miezul Pământului ar putea găzdui un rezervor de hidrogen echivalent cu 45 de oceane, potrivit studiului

O nouă descoperire științifică promite să remodeleze complet înțelegerea compoziției interne a planetei noastre și originea elementelor volatile esențiale pentru viață. Pesquisadores a identificat că nucleul lui Terra poate conține rezervoare vaste de hidrogen, cu un volum estimat care variază între 9 și 45 de ori cantitatea de apă prezentă în toate oceanele de pe suprafața Pământului la un loc. Concluziile au fost obținute din experimente avansate care au simulat condițiile extreme de presiune și temperatură care există în centrul globului.

Datele indică faptul că acest hidrogen nu este sub formă de apă lichidă, ci mai degrabă dizolvat în aliajele metalice care alcătuiesc miezul. Estima Acest element reprezintă 0,07% până la 0,36% din masa totală a regiunii centrale a planetei. Concentrația Essa, deși pare mică în termeni procentuali, se traduce într-o cantitate colosală de materie la scară planetară, sugerând că interiorul lui Terra este mult mai bogat în elemente ușoare decât modelele geologice anterioare propuse.

Studiul coroborează o teorie crucială despre formarea planetară care a avut loc în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani. Dovezile sugerează că apa și hidrogenul au fost încorporate în planetă în primele etape ale formării sale, în timp ce Terra încă acumulează masă și își diferenția straturile. Isso contrazice ipoteza că cea mai mare parte a apei ar fi ajuns mai târziu, adusă de impacturile cometelor și asteroizilor în perioada cunoscută sub numele de bombardament târziu.

Simularea condițiilor extreme în laborator

Pentru a obține aceste rezultate, echipa de oameni de știință a folosit camere de înaltă presiune pentru a recrea mediul ostil al nucleului Pământului. În simulările Nessas, comportamentul hidrogenului și siliciului a fost analizat atunci când au fost supuse unor compresii gigantice, similare cu cele care apar la mii de kilometri adâncime. Obiectivul a fost de a observa modul în care aceste elemente interacționează cu fierul, componenta principală a nucleului.

Testele au relevat că, în aceste condiții specifice, hidrogenul tinde să se dizolve ușor în fontă și rămâne „prins” în structura minerală rezultată. Procesul de dizolvare Esse creează compuși stabili care prind elementul adânc în interior, împiedicându-l să scape în manta sau crustă. Metodologia a făcut posibilă calcularea capacității de stocare a miezului fără a fi necesară colectarea directă a probelor fizice, ceea ce este imposibil cu tehnologia actuală.

Cercetarea a folosit o abordare comparativă pentru a valida datele, stabilind diferite scenarii de saturație:

– Scenariul conservator proiectează o cantitate de hidrogen echivalentă cu nouă oceane globale.

– Scenariul de saturație maximă sugerează un volum corespunzător la 45 de oceane.

– Variatia depinde direct de proportia altor elemente usoare, precum siliciul, prezente in amestecul metalic.

– Densitatea finală observată în simulări coincide cu citirile seismologice curente ale nucleului Terra.

Impactul asupra evoluției geologice și magnetice

Prezența masivă a hidrogenului în nucleu are consecințe directe pentru dinamica internă a planetei și pentru generarea câmpului magnetic al Pământului. Miezul exterior, compus din metale în stare lichidă, se mișcă generând curenți electrici care, la rândul lor, creează scutul magnetic care protejează Terra de radiația solară. Introducerea elementelor ușoare precum hidrogenul modifică densitatea și vâscozitatea acestui fluid, influențând eficiența și stabilitatea acestui geodinam natural.

În plus, mișcările de convecție din mantaua Pământului, responsabile de tectonica plăcilor și vulcanismul, primesc aport termic și chimic din nucleu. Termodinamica interiorului profund este afectată de prezența hidrogenului, care poate facilita eliberarea căldurii reziduale și poate menține miezul activ mai mult decât dacă ar fi compus numai din fier pur și nichel. Dinamica Essa întărește opinia conform căreia ciclul apei și al volatilelor din Terra este un sistem integrat care conectează suprafața la straturile mai adânci.

Observațiile seismologice de lungă durată au indicat deja că miezul lui Terra era puțin mai puțin dens decât ar trebui să fie o sferă de fier pur. Fenomenul Esse, numit „deficit de densitate”, a intrigat geofizicienii. Confirmarea faptului că hidrogenul acționează ca un element de aliere major oferă o soluție elegantă la acest mister, completând golurile din modelele de densitate acceptate în prezent.

Diferențele dintre rezervoarele de suprafață și cele adânci

Este esențial să distingem natura hidrogenului găsit la suprafață de cea stocată în miez. Nos oceane, hidrogenul este legat de moleculele de apă formând oxigen (H2O) în stare lichidă. În miez, există în stare metalică sau dizolvat în minerale sub presiuni care depășesc milioane de atmosfere. Não este un ocean subteran navigabil, dar o rezervă atomică integrată în matricea stâncoasă și metalică.

Oamenii de știință compară această descoperire cu alte rezervoare cunoscute din manta, unde minerale precum ringwoodite au capacitatea de a reține apa în structura lor cristalină. Cu toate acestea, volumul potențial al nucleului depășește cu mult rezervele mantalei, consolidând regiunea centrală drept cel mai mare zăcământ de hidrogen de pe planetă. Estudos Futures va căuta să perfecționeze aceste estimări folosind noi tehnici seismologice pentru a mapa mai precis anomaliile de densitate.

Validarea modelului „Pământului umed” încă de la formarea lui schimbă perspectiva asupra locuinței planetare. Dacă apa este un ingredient care se integrează în nucleu în timpul formării planetelor stâncoase, este posibil ca exoplanetele din alte sisteme solare să posede și rezerve interne vaste de hidrogen, care le-ar putea influența atmosfera și potențialul de a susține viața de-a lungul a miliarde de ani geologici.