Ядрото на Земята може да съдържа водород на стойност 45 океана, установяват учени

Връзката е копирана!

Представете си всички океани на Земята, които покриват към 70% от планетата и са формирани най-вече от водород. Сега умножете това по девет. Това може да е количеството водород в ядрото на Земята, което евентуално го прави най-големият водороден контейнер на планетата, пресметнаха неотдавна откриватели.

И деветте водородни „ океана “ са долният завършек на тяхното изчисление; може да има водород на стойност до 45 океана, заключен в ядрото. Казано по различен метод, водородът може да съставлява почти 0,36% до 0,7% от общото тегло на ядрото на Земята, оповестиха учени във вторник в списание Nature Communications. Това допуска, че Земята е придобила по-голямата част от водата си – главният източник на водород на планетата – при образуването на планетата, а не по-късно посредством конфликти с комети, които биха оставили вода на повърхността на планетата, както допускат някои учени, сподели водещият създател на проучването Dongyang Huang, помощник в Училището по земни и галактически науки в Пекинския университет.

„ Ядрото на Земята ще съхранява по-голямата част от водата през първите милиони години от историята на Земята “, сподели Хуанг пред CNN в имейл. Следващите по водно обилие са мантията и кората. „ Повърхността – където живее животът – съдържа минимум “, сподели той.

Преди повече от 4,6 милиарда години скали, газ и прахуляк към нашето слънце се сблъскват, с цел да образуват млада планета. С течение на времето тези конфликти оформиха ядрото, мантията и кората на Земята. В дълбоките глъбини на Земята и под голямо налягане, компактно, горещо и течно железно ядро ​​започна да кипи. Изработен най-вече от желязо и никел, той зарежда защитното магнитно поле на Земята.

„ Водородът може да влезе в металната течност, образуваща ядрото, единствено в случай че е бил разполагаем по време на главните етапи на напредък на Земята и е взел участие в образуването на ядрото “, сподели Радждип Дасгупта, професор по просвета за земните системи в катедрата по Земни, екологични и планетарни науки в Университета Райс в Тексас. Дасгупта не взе участие в новото проучване.

Изучаването на произхода и разпространяването на водорода е от основно значение за разбирането на планетарното образуване и еволюцията на живота на Земята. Учените от дълго време се чудят какъв брой водород може да бъде заровен в разтопения железен мотор на Земята и са анализирали химичните взаимоотношения в желязото, с цел да се опитат да оценят водородния контейнер на металното ядро. But the core is too deep for direct observation, and its high-pressure conditions are challenging to replicate in a lab.

Като цяло водородът е сложен за количествено установяване, „ тъй като е най-лекият и минимален детайл, което значи, че количественото му установяване е отвън потенциала на рутинните аналитични способи “, сподели Хуанг.

Ниската компактност в ядрото преди този момент намекваше за обилие от водород, макар че за учените беше мъчно да дефинират количеството спрямо други известни съществени детайли, които бяха малко по-лесни за премерване, като силиций и О2. Предишни проучвания са създали извод за количеството водород в ядрото посредством потребление на рентгенова дифракция, с цел да се види структурата на решетката в стоманените кристали, която се уголемява повече, когато участва водород. Но тези тълкования варират в необятни граници, вариращи от 10 елементи на милион по тегло до 10 000 елементи на милион (или 0,1 океана до повече от 120 океана), съгласно изследването.

Наблюдения в атомен мащаб

„ Техниката е фундаментално друга от предходните способи “, сподели Хуанг. Изследователите изострят пробите в иглоподобни форми с диаметър от към 20 нанометра (0,0000007874 инча), след което ги слагат под тънко следено високо напрежение. След това атомите на пробите се йонизират и се броят един по един, изясни той.

За да основат новата оценка, учените организираха опити, възпроизвеждащи температури и налягания в сърцевината, употребявайки желязо като сурогат на ядрото от течен метал. Те разтопиха желязото с лазери в устройство с високо налягане, наречено клетка с диамантена наковалня, след което непосредствено следиха водород и други съществени детайли, употребявайки томография с атомна сонда, която улавя 3D изображения и мери химичния състав в атомен мащаб.

Този метод разчита на догатки за това по какъв начин са подредени атомите в ядрото на Земята и по какъв начин силицият, кислородът и водородът се разпръскват там, сподели Хуанг. Техните опити разкриват по какъв начин водородът взаимодейства със силиция и кислорода в наноструктурите, до момента в който металът се охлажда, като съотношението на водорода към силиция е почти 1 към 1. Чрез съчетание на наблюденията на тези съотношения в пробите с предходни оценки на силиций в сърцевината, по-късно откривателите съумяха да приближат количеството водород в сърцевината.

Претегляне на несигурности

Взаимодействието, което те следят сред силиций, О2 и водород в стоманени наноструктури, предлага улики за това по какъв начин топлината може да е била освободена от ядрото в мантията, с цел да стартира процесът на създаване на магнитното поле на Земята, „ което е належащо за превръщането на Земята в обитаемо място “, сподели Хуанг.

Учените обаче предизвестиха, че ще е нужна повече работа за потвърждаване и фина конфигурация на тази оценка, защото този косвен метод включва неустановеност и не се занимава с други химични взаимоотношения, които могат да повлияят на изчисленията на главния водород.

Всъщност количеството водород в ядрото може да бъде доста по-високо, в сравнение с допуска новата оценка, сподели Кей Хиросе, професор в Научното учебно заведение на Токийския университет, който учи състава на ядрото на Земята, само че не е взел участие в новото проучване.

Една област на неустановеност е какъв брой водород в пробите от желязо е избягал по време на декомпресията; тази загуба е документирана в други изследвания, само че не е включена в новите калкулации. Работата на Hirose по-рано пресметна, че водородът съставлява 0,2% до 0,6% от тежестта в ядрото на Земята, „ повече от препоръчаното в тази нова публикация “, сподели той пред CNN в имейл.

Ако измерванията и хипотезата на създателите се окажат правилни, „ това допуска, че водородът е бил доставян през целия напредък на Земята “, сподели Дасгупта. Газът от мъглявините, както и водата от комети и метеорити също може да са били източник на водород на Земята, добави Хиросе.

Водородът е главен детайл за живота на Земята, „ дружно с въглерода, азота, кислорода, сярата и фосфора “, сподели Дасгупта, чиито проучвания изследват ролята, която играят тези летливи детайли по време на формата на Земята