Najveći Zemljin rezervoar vodonika možda se krije u njenom jezgru

Jezgro Zemlje sadrži devet do 45 puta više vodonika nego okeani na planeti, kaže nova studija koja bi mogla okončati raspravu o tome kad i kako je vodonik dospeo na Zemlju.

Istraživači su otkrili da je ova ogromna količina vodonika ušla u jezgro tokom njegovog formiranja pre oko 4,5 milijardi godina, i da nije stigla sa kometama koje su udarale u Zemlju nakon što je jezgro uspostavljeno.

Preporučujemo

„Da je vodonik na Zemlji, uključujući vodonik u jezgru, dostavljen tokom formiranja planete, utvrđena je hipoteza“, kažu naučnici iz Škole za nauke o Zemlji i svemiru na Pekinškom univerzitetu. „Pitanje je kad je vodonik stigao tokom formiranja Zemlje“.

Vodonik duboko unutar Zemlje je izuzetno teško kvantifikovati. To je najmanji i najlakši element u univerzumu, tako da većina tehnika nema rezoluciju za ispravno detektovanje u okruženjima sa visokim pritiskom i visokom temperaturom, kao što je Zemljino jezgro.

Međutim, procena koliko je vodonika zarobljeno unutar jezgra je ključna za razumevanje kako je vodonik uopšte dospeo tamo.

Prethodno istraživanje je koristilo tehniku zvanu rendgenska difrakcija radi procene količine vodonika u Zemljinom jezgru. Ova metoda kvantifikuje minerale i druge supstance u materijalu analizirajući kako taj materijal raspršuje rendgenske zrake. Pošto je Zemljino jezgro gotovo u potpunosti sačinjeno od gvožđa, naučnici su dodali vodonik uzorku gvožđa u laboratoriji i merili širenje kristalne strukture gvožđa da bi izračunali koliko vodonika može biti zarobljeno unutar jezgra.

Nedostatak rendgenske difrakcije u ovom slučaju jeste to što pravi nekoliko bitnih pretpostavki. Prvo, pretpostavlja se da istraživači imaju tačno razumevanje kristalnih struktura gvožđa i kako one reaguju u određenim uslovima. Drugo, pretpostavlja se da silicijum i kiseonik, oba prisutna u jezgru, ne deformišu kristalnu strukturu kada se rastvore u gvožđu – što oni ipak čine.

U novoj studiji primenjena je alternativna metoda poznata kao tomografija atomskom sondom. Ova tehnika može obezbediti 3D kompoziciono mapiranje nanorazmera svih elemenata u periodnom sistemu i idealna je za uzorke pod visokim pritiskom, kažu istraživači.

Simulirani su uslovi koji su verovatno postojali kad se Zemljino jezgro formiralo. Za početak, mali uzorak gvožđa je obložen hidriranim silikatnim staklom kako bi se modeliralo jezgro prekriveno magmom. Zatim je ovaj objekat stavljen u dijamantsku ćeliju u kojoj se dva dijamantska kristala zbijaju radi generisanja ekstremnog pritiska sličnog onom u Zemljinom jezgru. Da bi se stvorili uslove visoke temperature, laseri su zagrejali predmet na oko 4.830 stepeni Celzijusovih.

Istraživači su koristili tomografiju atomskom sondom u ovom kontekstu. Otkrili su da se vodonik, kiseonik i silicijum istovremeno rastvaraju u kristalne strukture gvožđa pod ekstremnim uslovima, menjajući kristale na prethodno nepoznate načine.

Ono što je bitno jeste da su jednake količine vodonika i silicijuma ušle u „jezgro“ iz „magme“ u eksperimentu, što je pomoglo istraživačima da procene da vodonik čini 0,07% do 0,36% Zemljinog jezgra.

Rezultati sugerišu da Zemljino jezgro sadrži devet do 45 puta više vodonika nego Zemljini okeani. Da su komete dostavile vodonik na Zemlju nakon što se jezgro završilo sa formiranjem, vodonik bi se uglavnom nalazio u plićim slojevima Zemlje. Međutim, otkriće da je jezgro najveći rezervoar vodonika na Zemlji ukazuje na to da je vodonik dostavljen pre nego što je jezgro bilo potpuno formirano.

„Ovo je prvi put da je identifikovan mehanizam kako vodonik ulazi u jezgro“, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/Live Science)