Представьте все океаны Земли, которые покрывают около 70% поверхности планеты и состоят в основном из водорода. Теперь умножьте это число на девять. Возможно, именно столько водорода содержится в ядре Земли, что, по недавним оценкам исследователей, делает его крупнейшим резервуаром водорода на планете, сообщает CNN.
Согласно расчетам ученых, девять водородных «океанов» – это нижний предел; в ядре Земли может содержаться количество водорода, эквивалентное 45 океанам. Иными словами, водород может составлять примерно от 0,36% до 0,7% от общей массы ядра Земли, сообщили ученые во вторник в журнале Nature Communications. Это говорит о том, что Земля получила большую часть своей воды – основного источника водорода на планете – в процессе формирования, а не позже в результате столкновений с кометами, которые оставили бы воду на поверхности планеты, как предполагали некоторые ученые, сказал ведущий автор исследования Дунъян Хуан, доцент Школы наук о Земле и космосе Пекинского университета.
«В первые миллион лет истории Земли большая часть воды хранилась в ядре», – пояснил Хуан CNN. Следующими по количеству воды находятся мантия и земная кора. На поверхности, где обитает жизнь, воды меньше всего.
Более 4,6 миллиарда лет назад камни, газ и пыль вокруг нашего Солнца столкнулись, образовав молодую планету. Со временем эти столкновения сформировали ядро, мантию и кору Земли. В глубинах Земли, под огромным давлением, начало бурлить плотное, горячее и текучее металлическое ядро. Состоящее в основном из железа и никеля, оно питает защитное магнитное поле Земли.
Изучение происхождения и распределения водорода имеет ключевое значение для понимания формирования планет и эволюции жизни на Земле. Ученые давно задавались вопросом, сколько водорода может быть скрыто в расплавленном металлическом ядре Земли, и анализировали химические взаимодействия в железе, чтобы попытаться оценить запасы водорода в металлическом ядре. Но ядро находится слишком глубоко для прямого наблюдения, а условия высокого давления в нем сложно воспроизвести в лабораторных условиях.
В целом, водород трудно количественно определить, «потому что это самый легкий и маленький элемент, а значит, его количественное определение выходит за рамки возможностей обычных аналитических методов», – сказал Хуан.
Низкая плотность в ядре ранее указывала на обилие водорода, хотя ученым было сложно точно определить его количество по сравнению с другими известными элементами ядра, которые было несколько проще измерить, такими как кремний и кислород. В предыдущих исследованиях количество водорода в ядре определялось с помощью рентгеновской дифракции для изучения кристаллической структуры в кристаллах железа, которые расширяются сильнее при наличии водорода. Но эти интерпретации сильно различались.
«Эта методика принципиально отличается от более ранних», – сказал Хуан. Исследователи затачивают образцы, придавая им игольчатую форму диаметром около 20 нанометров (0,0000007874 дюйма), а затем подвергают их воздействию высоковольтного напряжения с высокой точностью. После этого атомы в образцах ионизируются и подсчитываются по одному, пояснил он.
Для получения новой оценки ученые провели эксперименты, воспроизводящие температуру и давление в ядре, используя железо в качестве заменителя жидкого металла в ядре. Они расплавили железо лазерами в устройстве высокого давления, называемом алмазной наковальней, а затем непосредственно наблюдали водород и другие элементы ядра с помощью атомно-зондовой томографии, которая позволяет получать трехмерные изображения и измерять химический состав на атомном уровне.
«Этот подход основан на предположениях о том, как атомы расположены в ядре Земли и как там распределены кремний, кислород и водород», – сказал Хуан. Их эксперименты показали, как водород взаимодействует с кремнием и кислородом в наноструктурах по мере охлаждения металла, при этом соотношение водорода к кремнию составляет примерно 1 к 1. Объединив наблюдения за этими соотношениями в образцах с предыдущими оценками содержания кремния в ядре, исследователи смогли приблизительно определить количество водорода в ядре.
Москва, Елена Васильева
© 2026, РИА «Новый День»
Источник: https://newdaynews.ru/science/869620.html
