Naujausias tyrimas rodo, kad Žemės branduolyje yra iki 45 kartų daugiau vandenilio nei vandenynuose, todėl jis yra didžiausias vandenilio rezervuaras planetoje. Mokslininkai nustatė, kad vandenilis pateko į branduolį jo susidarymo metu maždaug prieš 4,5 milijardus metų, o ne atkeliavo su kometomis, atsitrenkusiomis į Žemę jau po to, kai branduolys buvo susiformavęs. Šis atradimas galėtų padėti tašką diskusijose apie tai, kada ir kaip vandenilis pateko į mūsų planetą, skelbia „Live Science“.
Giluminiuose Žemės sluoksniuose esantį vandenilį labai sunku kiekybiškai įvertinti. Vandenilis yra mažiausias ir lengviausias elementas Visatoje, todėl daugumai metodų nepakanka skiriamosios gebos, kad būtų galima tinkamai jį aptikti aukšto slėgio ir aukštos temperatūros aplinkose, pavyzdžiui, Žemės branduolyje.
Ankstesniuose tyrimuose vandenilio kiekis Žemės branduolyje buvo matuojamas pasitelkiant rentgeno difrakcijos metodą. Šis metodas leidžia kiekybiškai įvertinti mineralus ir kitas medžiagas, analizuojant, kaip medžiaga skleidžia rentgeno spindulius. Kadangi Žemės branduolys sudarytas praktiškai vien iš geležies, mokslininkai laboratorijoje į geležies mėginį įterpė vandenilio, išmatavo geležies kristalinės struktūros išsiplėtimą ir apskaičiavo, kiek vandenilio gali būti branduolyje.
Tačiau, pasak pagrindinio tyrimo autoriaus, Kinijos Pekino universiteto Žemės ir kosmoso mokslų fakulteto docento Dongyango Huango, šiuo atveju pagrindinis rentgeno difrakcijos trūkumas yra tai, kad metodas yra grindžiamas keliomis svarbiomis prielaidomis. Pirmoji prielaida: mokslininkai tiksliai supranta geležies kristalų struktūrą ir tai, kaip jie reaguoja tam tikromis sąlygomis. Antroji prielaida: branduolyje esantys ir geležyje ištirpę silicis ir deguonis neturi įtakos kristalų struktūrai. Visgi paaiškėjo, kad tai nėra tiesa.
Naujajame tyrime D. Huangas ir jo kolegos panaudojo alternatyvų metodą, vadinamą atomų zondo tomografija. Pasitelkus šią techniką, galima „sukurti mažytį visų periodinės lentelės elementų sudėties 3D žemėlapį“, todėl ji yra „ideali aukšto slėgio mėginiams“, sakė D. Huangas.
Mokslininkai imitavo sąlygas, kurios greičiausiai egzistavo formuojantis Žemės branduoliui. Pirmiausia jie padengė nedidelį geležies metalo mėginį vandeniniu silikato stiklu, taip atkartodami magma padengtą branduolį. Tada jie šį objektą įdėjo į deimantinio priekalo kamerą – įrenginį, kuriame spaudžiant du deimantinius kristalus sukuriamas ekstremalus slėgis, panašus į esantį Žemės branduolyje. Norėdami sukurti aukštos temperatūros sąlygas, mokslininkai naudojo lazerius, pakėlusius objekto temperatūrą iki maždaug 4830 laipsnių Celsijaus.
Tyrėjai nustatė, kad vandenilis, deguonis ir silicis ekstremaliomis sąlygomis vienu metu ištirpsta geležies kristalų struktūrose ir jas pakeičia mums iki šiol nežinotais būdais.
Svarbiausia, kad eksperimento metu į „branduolį“ iš „magmos“ pateko vienodas kiekis vandenilio ir silicio, – tai padėjo mokslininkams apskaičiuoti, kad vandenilis sudaro 0,07–0,36 proc. Žemės branduolio masės.
Žurnale „Nature Communications“ paskelbtos tyrimo išvados rodo, kad Žemės branduolyje yra nuo 9 iki 45 kartų daugiau vandenilio nei planetos vandenynuose.
Jei kometos būtų atnešusios vandenilį į Žemę po to, kai branduolys jau buvo susiformavęs, vandenilis daugiausia būtų susikaupęs seklesniuose Žemės sluoksniuose. Tačiau nustačius, kad branduolys yra didžiausias vandenilio rezervuaras Žemėje, tapo aišku, kad vandenilis atkeliavo prieš branduoliui visiškai susiformuojant.
