Водород в ядре Земли: запас на десятки океанов

Был ли водород присутствует в составе Земли с первых дней её существования? Международная группа исследователей пришла к выводу, что в железном ядре нашей планеты сосредоточено колоссальное количество водорода. По предварительным расчётам, этого элемента достаточно, чтобы образовать несколько десятков полноценных океанов, если бы он вступил в химическую реакцию с кислородом.

Методология исследования: как учёные смоделировали условия ядра

Поскольку прямой доступ к земному ядру невозможен, учёные веками полагались на анализ сейсмических волн и косвенных свидетельств. Ещё в 1960-е годы исследователи установили любопытный факт: плотность ядра заметно ниже, чем плотность чистого железа и никеля, что указывало на присутствие в его составе более лёгких элементов.

Команда под руководством профессора Доньяна Хуана применила инновационный подход. Образцы железа и силикатного стекла, насыщенного водородом, поместили между алмазными наковальнями. Затем их нагревали лазерными установками до экстремальной температуры 4800 градусов Цельсия при давлении 111 гигапаскалей — условиях, соответствующих границе между мантией и ядром планеты.

После охлаждения образцов учёные применили технику атомарной томографии, последовательно снимая атомы один за другим. Этот метод позволил создать трёхмерную карту структуры на наноуровне и определить точное мольное соотношение кремния и водорода — примерно 1:1.

Результаты анализа и их значение для истории планеты

На основе полученных данных учёные вычислили массовую долю водорода в образцах: от 0,07 до 0,36 процента. Экстраполировав эти цифры на общую массу земного ядра, исследователи пришли к примечательному выводу: в центре нашей планеты содержится водород в количестве, эквивалентном 9-45 земным океанам.

Это открытие существенно влияет на научные теории о формировании Земли. Если водород опустился в ядро на ранних этапах эволюции планеты, это означает, что вода была её неотъемлемой частью с самого начала. Данный вывод подвергает сомнению так называемую кометную гипотезу, согласно которой основную массу воды на Землю занесли ледяные кометы миллиарды лет назад. Водород из таких комет остался бы в верхних слоях мантии и земной коры, а не достиг бы ядра.

Однако учёные подчёркивают осторожность: полученные выводы основаны на математических расчётах результатов экспериментов с миллиметровыми образцами, которые затем экстраполируют на ядро диаметром свыше 3500 километров. Для окончательного подтверждения гипотезы требуются дополнительные масштабные исследования.