Представете си всички океани на Земята, които покриват около 70% от повърхността на планетата и са изградени основно от водород. А сега умножете това количество по девет.

Според данни от ново изследване, публикувано в списанието Nature Communications, толкова водород може да се намира в земното ядро – което потенциално го превръща в най-големия резерв на водород на планетата.

И това е по-консервативната оценка. Изчисленията показват, че в ядрото може да има между 9 и 45 „океана“ водород. В процентно изражение това означава, че водородът може да съставлява между 0,36% и 0,7% от общата маса на ядрото.

Какво означава това за произхода на водата на Земята?

Откритието поставя под въпрос една от популярните хипотези за произхода на водата на Земята – че тя е донесена по-късно от комети и астероиди.

Според водещия автор на изследването Дунян Хуан, доцент в School of Earth and Space Sciences към Peking University, по-голямата част от водорода – а следователно и водата – вероятно е била „заключена“ в ядрото още по време на формирането на планетата.

„Ядрото би съхранявало по-голямата част от водата през първия милион години от историята на Земята“, обяснява Хуан. По негови думи, след ядрото по съдържание на вода се нареждат мантията и кората, докато повърхността – където се намира животът – съдържа най-малко.

Voyager 1 на един светлинен ден от Земята през 2026 г. Какво означава това?

Как се формира този „скрит резервоар“?

Преди повече от 4,6 милиарда години скали, газ и прах около Слънцето се сблъскват и постепенно оформят Земята. С времето се формират ядрото, мантията и кората.

В дълбочина, под огромно налягане, започва да се върти плътно и горещо метално ядро, съставено основно от желязо и никел. Именно то генерира магнитното поле на Земята – ключов щит срещу космическата радиация.

„Водородът може да навлезе в металната течност, формираща ядрото, само ако е бил наличен по време на основните фази на растежа на Земята“, коментира Радждийп Дасгупта, професор по Earth systems science в Rice University, който не участва в изследването, пред CNN.

Защо досега не сме знаели това?

Ядрото е недостъпно за директно наблюдение, а условията там – изключително високо налягане и температура – трудно се възпроизвеждат в лаборатория.

Освен това водородът е най-лекият и най-малкият химичен елемент, което прави измерването му изключително трудно.

По-ниската от очакваната плътност на ядрото отдавна подсказва, че там може да има значително количество водород. Предишни оценки обаче варират драстично – от 10 части на милион до 10 000 части на милион, което се равнява на диапазон между 0,1 и над 120 „океана“ водород.

Галактика от миналото променя космическите теории

Нов метод на атомно ниво

Настоящото изследване използва различен подход. Учените оформят проби във форма на игла с диаметър около 20 нанометра, подлагат ги на контролирано високо напрежение и йонизират атомите им един по един.

За да симулират условията в ядрото, те разтопяват желязо с лазери в устройство с диамантена наковалня, което възпроизвежда екстремното налягане. След това използват метод, наречен атомна пробна томография (atom probe tomography), който създава триизмерни изображения и измерва химичния състав на атомно ниво.

Резултатите показват, че съотношението между водород и силиций в тези структури е приблизително 1:1. Като комбинират това с предишни оценки за количеството силиций в ядрото, учените изчисляват нов диапазон за водорода.

Проучване твърди, че е открило първото пряко доказателство за тъмна материя

Неизбежните въпросителни

Изследователите подчертават, че са необходими допълнителни анализи, тъй като методът включва допускания за подреждането на атомите и възможни химични взаимодействия.

Кей Хиросе от Университета в Токио, който също изследва състава на земното ядро, отбелязва, че част от водорода може да е „избягала“ по време на декомпресията на пробите – фактор, който не е изцяло включен в изчисленията.

Неговите предишни оценки показват дял от 0,2% до 0,6% водород в ядрото – дори по-висок от новата консервативна оценка.

Взаимодействието между силиций, кислород и водород в ядрото може да дава насоки за начина, по който топлината се пренася от ядрото към мантията – процес, който стои в основата на формирането на магнитното поле на Земята.

А магнитното поле е изключително важно за превръщането на планетата в обитаема среда.

Ако новите измервания бъдат потвърдени, това би означавало, че водородът е бил доставен и разпределен по време на растежа на Земята. Възможни източници са както първичният газ от протопланетния диск, така и водата от комети и астероиди.

Водородът е основен елемент за живота – заедно с въглерод, азот, кислород, сяра и фосфор.

„Новото изследване със сигурност ще повлияе на бъдещите ни модели за формирането на Земята и развитието на живота“, казва Дасгупта.