Αυτή η τεράστια ποσότητα Η2 εισήλθε κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια και δεν έφτασε μέσω κομητών
Ο πυρήνας της Γης περιέχει 9 έως 45 φορές περισσότερο υδρογόνο από ό,τι οι ωκεανοί του πλανήτη, σύμφωνα με μια νέα μελέτη που θα μπορούσε να διευθετήσει μια συζήτηση σχετικά με το πότε και πώς το υδρογόνο μεταφέρθηκε στη Γη.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η τεράστια ποσότητα υδρογόνου εισήλθε στον πυρήνα κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια και δεν έφτασε μέσω κομητών που έπληξαν τη Γη μόλις δημιουργήθηκε ο πυρήνας.
Το εύρημα θα μπορούσε να διευθετήσει τη συζήτηση σχετικά με το πότε και πώς το υδρογόνο μεταφέρθηκε στον πλανήτη μας.
«Το ότι το υδρογόνο στη Γη, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου στον πυρήνα, μεταφέρθηκε κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πλανήτη είναι μια καθιερωμένη υπόθεση», δήλωσε στο Live Science ο Dongyang Huang (επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, επίκουρος καθηγητής στη Σχολή Επιστημών της Γης και του Διαστήματος στο Πανεπιστήμιο του Πεκίνου στην Κίνα).
«Αυτό που διαφοροποιεί την κοινότητα είναι πότε το υδρογόνο μεταφέρθηκε κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της Γης».
Το υδρογόνο είναι το μικρότερο και ελαφρύτερο στοιχείο στο σύμπαν, επομένως οι περισσότερες τεχνικές δεν έχουν την ανάλυση για να το ανιχνεύσουν σωστά σε περιβάλλοντα υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, όπως ο πυρήνας της Γης.
Ωστόσο, η εκτίμηση της ποσότητας υδρογόνου που είναι κλειδωμένο… μέσα στον πυρήνα είναι το «κλειδί» για την κατανόηση του πώς έφτασε εκεί εξαρχής το υδρογόνο, σύμφωνα με τον Huang.
Μέτρηση ποσότητας υδρογόνου με ακτίνες «Χ»
Προηγούμενη έρευνα χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται περίθλαση ακτίνων «Χ» για να εκτιμήσει την ποσότητα υδρογόνου στον πυρήνα της Γης.
Αυτή η μέθοδος ποσοτικοποιεί τα ορυκτά και άλλες ουσίες σε ένα υλικό αναλύοντας πώς αυτό το υλικό σκεδάζει τις ακτίνες Χ. Επειδή ο πυρήνας της Γης αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από σίδηρο, οι επιστήμονες πρόσθεσαν υδρογόνο σε ένα δείγμα σιδήρου στο εργαστήριο και μέτρησαν τη διαστολή της κρυσταλλικής δομής του σιδήρου για να υπολογίσουν πόσο υδρογόνο θα μπορούσε να παγιδευτεί μέσα στον πυρήνα.
Το μειονέκτημα της περίθλασης ακτίνων Χ σε αυτή την περίπτωση είναι ότι κάνει μερικές κρίσιμες υποθέσεις, είπε ο Huang.
Πρώτον, υποθέτει ότι οι ερευνητές έχουν ακριβή κατανόηση των κρυσταλλικών δομών του σιδήρου και του πώς αντιδρούν υπό ορισμένες συνθήκες.
Δεύτερον, υποθέτει ότι το πυρίτιο και το οξυγόνο, που υπάρχουν και τα δύο στον πυρήνα, δεν παραμορφώνουν την κρυσταλλική δομή όταν διαλύονται σε σίδηρο (κάτι που, όπως αποδεικνύεται, συμβαίνει).
Τομογραφία ατομικού ανιχνευτή ως εναλλακτική μέθοδος
Για τη νέα μελέτη, ο Huang και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν μια εναλλακτική μέθοδο γνωστή ως τομογραφία ατομικού ανιχνευτή.
Αυτή η τεχνική μπορεί να «παρέχει τρισδιάστατη χαρτογράφηση σύνθεσης νανοκλίμακας όλων των στοιχείων του περιοδικού πίνακα» και είναι «ιδανική για δείγματα υψηλής πίεσης», δήλωσε ο Huang.
Οι ερευνητές προσομοίωσαν τις συνθήκες που πιθανότατα υπήρχαν όταν σχηματιζόταν ο πυρήνας της Γης. Αρχικά, επικάλυψαν ένα μικροσκοπικό δείγμα σιδήρου με ένυδρο πυριτικό γυαλί για να μοντελοποιήσουν τον πυρήνα που ήταν καλυμμένος με μάγμα.
Στη συνέχεια, τοποθέτησαν αυτό το αντικείμενο μέσα σε ένα κελί διαμαντιού άκμονα.
Είναι συσκευή στην οποία δύο κρύσταλλοι διαμαντιού συμπιέζονται για να δημιουργήσουν ακραία πίεση παρόμοια με αυτή που βρίσκεται στον πυρήνα της Γης.
Για να δημιουργήσουν συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν λέιζερ που θέρμαναν το αντικείμενο στους περίπου 8.730 βαθμούς Φαρενάιτ (4.830 βαθμούς Κελσίου).
Τομογραφία ατομικού ανιχνευτή
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τομογραφία ατομικού ανιχνευτή σε αυτό το πλαίσιο.
Ανακάλυψαν ότι το υδρογόνο, το οξυγόνο και το πυρίτιο διαλύονται ταυτόχρονα σε κρυσταλλικές δομές σιδήρου υπό ακραίες συνθήκες, αλλοιώνοντας έτσι τους κρυστάλλους με προηγουμένως άγνωστους τρόπους.
Κρίσιμο είναι ότι ίσες ποσότητες υδρογόνου και πυριτίου εισήλθαν στον «πυρήνα» από το «μάγμα» στο πείραμα, γεγονός που βοήθησε τους ερευνητές να εκτιμήσουν ότι το υδρογόνο αποτελεί το 0,07% έως 0,36% του πυρήνα της Γης κατά βάρος.
Συμπέρασμα
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στις 10 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Nature Communications, υποδηλώνουν ότι ο πυρήνας της Γης περιέχει 9 έως 45 φορές περισσότερο υδρογόνο από τους ωκεανούς του πλανήτη.
Εάν οι κομήτες είχαν παραδώσει υδρογόνο στη Γη μετά την ολοκλήρωση του σχηματισμού του πυρήνα, το υδρογόνο θα εμφανιζόταν κυρίως στα πιο ρηχά στρώματα της Γης. Αλλά το εύρημα ότι ο πυρήνας είναι η μεγαλύτερη δεξαμενή υδρογόνου της Γης δείχνει ότι το υδρογόνο παραδόθηκε πριν από τον πλήρη σχηματισμό του πυρήνα, είπε ο Huang.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που εντοπίστηκε ο μηχανισμός του τρόπου με τον οποίο το υδρογόνο εισέρχεται στον πυρήνα», είπε.
www.worldenergynews.gr
