En enorm brintgenerator ved Jordens kerne-kappe grænse

Spaltning af vand i brint og ilt er et hovedtema i udviklingen af ​​ren, rigelig energikilde. En ny undersøgelse ledet af en international forskergruppe afslørede, at når vand møder Jordens jernkerne, de ekstremt høje tryk og temperaturer, der eksisterer ved grænsen mellem kerne og kappe, kan naturligt få vand til at spalte til brint og en superoxideret jerndioxid. Både den frigjorte brint og den tilbageholdte ilt i dioxidet har mange vidtrækkende konsekvenser og konsekvenser, herunder adfærden af ​​kerne-kappe-grænsen som en enorm brintgenerator, adskillelsen af ​​den dybe Jords vand- og brintkredsløb, og ophobning af iltrige pletter.

Artiklen, offentliggjort i National Science Review , er resultatet af et internationalt samarbejde mellem Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR) i Kina og Carnegie Institution for Science i Washington, DC, og Institut for Geovidenskab, Stanford University. De udførte højtryks-temperatur eksperimentelle undersøgelser og teoretiske beregninger af reaktionen mellem vand og jern og undersøgte reaktionsprodukterne med synkrotron røntgenkilder ved Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory. De observerede en række af mellemsammensætning jernoxider og jernhydrid, med slutproduktet af brint og det nye superoxiderede jerndioxid.

Forfatterne hævder, at baseret på vores viden om, at vand i pladerne trækker sig ind i det dybe indre som følge af pladetektoniske bevægelser, 300 millioner tons vand om året kunne føres ned og møde jern i kernen. Dette kunne generere en stor mængde frit brint ved kerne-kappegrænsen 2900 kilometer under overfladen. Sådan en rig brintkilde er langt uden for vores rækkevidde. Men at forstå geokemien af ​​dybe flygtige stoffer vil involvere at studere tilbagevenden af ​​brint til overfladen som fri brint, som kulhydrider gennem reaktioner med kulstof, som hydrider gennem reaktion med nitrogen, svovl, og halogener, eller som vand efter rekombination med ilt på vej op.

Desuden, forfatterne påpeger, at kontinuerlig ophobning af superoxideret jerndioxid ved kerne-kappegrænsen gennem Jordens historie kan skabe betydelige domæner, der kan påvises af seismiske sonder. Sådanne domæner kan forblive ved kerne-kappe-grænsen på ubestemt tid uden forstyrrelser. Imidlertid, de er malplacerede i forhold til deres stærkt oxiderede kemi i det reducerede miljø nær jernkernen. I tilfælde af overophedning af kernen, en enorm mængde ilt kan frigives og bryde ud til overfladen, forårsagede en kolossal episode som den store oxidationsbegivenhed for 2,4 milliarder år siden, som pumpede ilt ud i atmosfæren og gjorde det muligt at udvikle aerobt liv.

"Denne nyopdagede vandspaltningsreaktion ved mellemjorden påvirker geokemien fra atmosfæren til det dybe indre, " sagde hovedforfatteren Ho-kwang Mao. "Mange tidligere teorier skal undersøges igen nu."