Laboratorijska ispitivanja sugerišu da jezgro Zemlje može sadržati 9–45 "okeana" vodonika (otprilike 0,07%–0,36% njegove mase). Tim sa Peking Universityja koristio je dijamantsku nakovnjaču i atom-probe tomografiju da direktno posmatra interakcije vodonika, silicijuma i kiseonika u rastopljenom gvožđu. Nalazi podržavaju ideju da je većina vode mogla biti ugrađena tokom ranog formiranja Zemlje, ali su potrebne dodatne provere zbog nesigurnosti i mogućeg gubitka vodonika pri dekompresiji.
Nova istraživanja: Jezgro Zemlje Može Sadržati 9–45 „Okeana” Vodonika
Scientists used a new technique to estimate the abundance of hydrogen in Earth’s core. - Tumeggy/Science Photo Library RF/Getty Images
Zamislite sve Zemljine okeane — koji prekrivaju oko 70% površine planete i sastoje se većinom od vodonika — pa to pomnožite sa devet. Nova laboratorijska ispitivanja pokazuju da jezgro naše planete možda sadrži između 9 i 45 takvih „okeana” vodonika, što bi ga moglo učiniti najvećim rezervoarom ovog elementa na Zemlji.
Prema studiji objavljenoj u Nature Communications, vodonik u jezgru može činiti približno 0,07%–0,36% njegove ukupne mase. Ako su ove procene tačne, to sugeriše da je većina Zemljine vode mogla biti ugrađena tokom ranih faza rasta planete, a ne isključivo dovožena kasnijim sudarima kometa i asteroida.
Istraživački tim sa Peking Universityja predvođen Dongyang Huangom primenio je napredne eksperimentalne tehnike kako bi ponovo stvorio uslove velikog pritiska i temperature unutar jezgra. Uzorci gvožđa su topljeni laserima unutar dijamantske nakovnjače, a zatim su atomski sastav i prostorna raspodela elemenata beleženi metodom atom-probe tomografije.
Šta je novo u ovoj metodi? Uzorci su oblikovani u obliku iglica prečnika od oko 20 nm, izloženi kontroliisanom visokom naponu i analizirani tako što se atomi jonizuju i broje "jedan po jedan". Ovaj direktan pristup omogućio je istraživačima da uoče interakcije vodonika sa silicijumom i kiseonikom u nanostrukturama gvožđa pri hlađenju.
Eksperimenti su pokazali da je odnos vodonik–silicijum u posmatranim nanostrukturama otprilike 1:1. Kombinovanjem ovog odnosa sa prethodnim procenama koncentracije silicijuma u jezgru, autori su aproksimirali ukupnu zalihu vodonika.
„Jezgro Zemlje bi skladištilo većinu vode u prvih milion godina istorije Zemlje,”
rekao je Huang za CNN, dodajući da su sledeći po zalihama plašt i kora, dok površinski slojevi — gde se razvija život — imaju najmanje vode.
Zašto su potrebne rezerve opreza? Autori priznaju da njihov pristup uključuje pretpostavke o atomskim rasporedima i mešavini elemenata u jezgru i da postoje izvori nesigurnosti. Jedna od potencijalnih grešaka je nepoznata količina vodonika koja je mogla ispariti iz uzoraka tokom dekompresije — efekat koji je zabeležen u drugim studijama, ali nije uključen u novim proračunima.
Drugi istraživači, među kojima je Kei Hirose sa Univerziteta u Tokiju, ranije su procenjivali veći udio vodonika u jezgru (otprilike 0,2%–0,6% mase). Rajdeep Dasgupta sa Rice Universityja naglašava da, ukoliko se nove procene potvrde, to ukazuje na kontinuiranu isporuku vodonika tokom rasta Zemlje, ali dodaje da su i nebularni gasovi i materija iz kometa/asteroida mogli doprineti.
Šire implikacije: Raspodela lakih elemenata kao što su vodonik, silicijum i kiseonik utiče na toplotne tokove iz jezgra prema plaštu, što ima veze sa pokretanjem i održavanjem Zemljinog magnetskog polja — faktora od ključnog značaja za habitabilnost planete.
Autori pozivaju na dodatna istraživanja i nezavisne potvrde korišćenjem različitih tehnika kako bi se smanjile nesigurnosti i preciznije odredila količina vodonika u jezgru.
Zaključak: Novo istraživanje donosi snažne dokaze da jezgro može sadržati znatne rezerve vodonika i time utiče na naše razumevanje porekla vode na Zemlji, ali konačne brojke još uvek nisu potpuno izvesne.
Pomozite nam da budemo bolji.
