45 kartus daugiau vandenilio. Pranoksta viską, ką iki šiol žinojome ()
Jei šie skaičiavimai pasitvirtintų, mūsų supratimą apie Žemės istoriją ir jos vandens išteklius reikėtų iš esmės peržiūrėti.
© ELG21 (Free Pixabay license) | https://pixabay.com/photos/pxclimateaction-climate-change-earth-7149930/
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Žemė vis dar geba stebinti. Kažkur giliai po mūsų kojomis, neprieinamame branduolyje, gali slėptis viena didžiausių paslapčių apie mūsų planetos susidarymą ir vandens kilmę.
Naujausi tyrimai rodo, kad mūsų planetos centre gali būti milžiniški kiekiai vandenilio – tokie dideli, kad jie nustelbia viską, ką žinome paviršiuje. Pekino universiteto mokslininkų komanda apskaičiavo, kad Žemės branduolyje gali tilpti nuo 1,35 iki 6,75 sekstilijono kilogramų šio elemento. Tai reiškia, kad pačiame planetos viduryje vandenilio gali būti net 45 kartus daugiau nei visuose vandenynuose, jūrose ir ežeruose kartu sudėjus.
Jei šie skaičiavimai pasitvirtintų, mūsų supratimą apie Žemės istoriją ir jos vandens išteklius reikėtų iš esmės peržiūrėti. Iki šiol vandenynus laikėme pagrindiniais vandenilio rezervuarais, tačiau aiškėja, kad jie gali sudaryti tik mažą dalį visumos – vos nuo 0,07 iki 0,36 procento branduolio masės. Tyrimas, paskelbtas žurnale „Nature Communications“, kelia klausimų dėl ligšiolinių teorijų apie vandens kilmę mūsų planetoje.
Ekstremalūs eksperimentai laboratorijoje
Kadangi tiesiogiai ištirti branduolį neįmanoma – nuo jo mus skiria beveik 3000 kilometrų uolienų ir išsilydžiusios materijos – mokslininkams teko atkurti jo sąlygas laboratorijoje. Dongyang Huang vadovaujama komanda tam panaudojo deimantinio priekalo kamerą – prietaisą, galintį pasiekti neįsivaizduojamą slėgį ir temperatūrą. Eksperimento metu mažytis geležies rutuliukas, patalpintas hidratuotame silikatiniame stikle, buvo veikiamas 111 gigapaskalių slėgio ir apie 5100 kelvinų temperatūros. Šios vertės artimos toms, kurios vyrauja ties vidinio ir išorinio branduolio riba, kur slėgis siekia 136 gigapaskalius, o temperatūra – 5000–6000 kelvinų.
Rezultatai pasirodė itin įdomūs. Vandenilis lengvai tirpo geležyje, o vėliau reagavo su aplinkoje esančiu deguonimi ir siliciu. Tai svari prielaida, kad panašus procesas galėjo vykti prieš milijardus metų formuojantis planetai. Ankstesnės analizės rodė, kad nuo 2 iki 10 procentų branduolio sudaro silicis. Dabar atsiranda dar vienas svarbus žaidėjas – vandenilis, kuris galėjo atlikti reikšmingą vaidmenį formuojantis pačiai Žemės širdžiai.
Kas čia svarbiausia? Ne pats skaičius, o mechanizmas. Jei vandenilis tokiomis sąlygomis iš tiesų „mėgsta“ geležį, jis tampa realiu kandidatu į lengvųjų elementų sąrašą, paaiškinantį, kodėl branduolys yra mažesnio tankio, nei turėtų būti sudarytas vien iš grynos geležies. O tai, geofizikos požiūriu, yra viena ilgiausiai diskutuojamų Žemės gelmių mįslių.
Nauja vandens kilmės teorija
Šis atradimas turi fundamentalią reikšmę mūsų pasakojimui apie Žemės pradžią. Toks didelis vandenilio kiekis branduolyje sufleruoja, kad vanduo Žemėje atsirado jau pagrindinių planetos akrecijos etapų metu, t. y. materijai kaupiantis iš protoplanetinio disko. Tai prieštarauja daugelį metų vyravusiai populiariai hipotezei, pagal kurią vanduo, o tiksliau jo sudedamosios dalys, į jauną Žemę pateko gerokai vėliau, atneštos kometų ar asteroidų. Tai intriguojanti hipotezė, nors tikrai dar ne galutinis žodis šiuo klausimu. Prireiks dar daugybės tyrimų jai patvirtinti.
Branduolio sudėtis svarbi ne tik istoriškai. Ji taip pat turi įtakos Žemės magnetinio lauko generavimui, kuris yra mūsų nematomas skydas nuo žalingos kosminės spinduliuotės. Tikslesnis vandenilio kiekio įvertinimas padeda mokslininkams kurti geresnius geofizinių procesų, verdančių giliai po paviršiumi, modelius.
Šio atradimo pasekmės siekia toliau nei mūsų Saulės sistema. Jei vandenilio įkalinimo branduolyje mechanizmas yra dažnas reiškinys Visatoje, tuomet net ir tos planetos, kurios iš pažiūros atrodo sausos, gali slėpti milžiniškus šio elemento išteklius giliai po paviršiumi. Tai atveria naujas galimybes ieškant gyvybės pėdsakų už Žemės ribų, teikiant vilties, kad sąlygos jai atsirasti gali egzistuoti ten, kur iš pirmo žvilgsnio jų nematyti.
Pekino komandos tyrimai dar kartą primena, kiek mažai vis dar žinome apie savo pačių planetą. Paviršiuje randamas vandenilis gali būti tik ledkalnio viršūnė – didžioji dalis slypi ten, kur niekada nenukeliausime. Mokslas dar kartą įrodo, kad didžiausios paslaptys dažnai slypi pačiose neprieinamiausiose vietose.
Tuo pačiu tai tema, kurioje velnias slypi detalėse: kaip vandenilis elgiasi geležies lydiniuose, kiek stabilios tokios sistemos ilguoju laikotarpiu ir kaip šie rezultatai atspindi realias viso branduolio sąlygas, o ne tik mikroskopinio laboratorinio bandinio. Jei kitos komandos nepriklausomai patvirtins šias išvadas, būsime vis arčiau atsakymo į klausimą, ar Žemė gavo vandenį iš kosmoso, ar didelę dalį savo „vandenilio kapitalo“ turėjo nuo pat pradžių, tik paslėptą giliai planetos širdyje.
