Der kan være op til 70 gange mere brint i Jordens kerne end i havene

Højtemperatur- og højtryksforsøg med en diamantambolt og kemikalier til simulering af kernen på den unge jord viser for første gang, at brint kan binde stærkt med jern under ekstreme forhold. Dette forklarer tilstedeværelsen af ​​betydelige mængder brint i Jordens kerne, der ankom som vand fra bombardementer for milliarder af år siden.

I betragtning af de ekstreme dybder, involverede temperaturer og tryk, vi er ikke fysisk i stand til at sondere meget langt ned i jorden direkte. Så, for at kigge dybt inde i Jorden, forskere bruger teknikker, der involverer seismiske data til at fastslå ting som sammensætning og tæthed af underjordisk materiale. Noget, der har skilt sig ud, så længe denne slags målinger har fundet sted, er, at kernen primært er lavet af jern, men dens densitet, især den flydende del, er lavere end forventet.

Dette fik forskere til at tro, at der må være en overflod af lette elementer ved siden af ​​jernet. For første gang, forskere har undersøgt vandets adfærd i laboratorieforsøg, der involverer metallisk jern og silikatforbindelser, der nøjagtigt simulerer metal-silikat (kernemantel) reaktionerne under Jordens dannelse. De fandt ud af, at når vand møder jern, størstedelen af ​​brintet opløses i metallet, mens oxygenet reagerer med jern og går ind i silikatmaterialerne.

"Ved de temperaturer og tryk, vi er vant til på overfladen, brint binder ikke til jern, men vi spekulerede på, om det var muligt under mere ekstreme forhold, "sagde Shoh Tagawa, en ph.d. studerende ved Institut for Jord- og Planetarisk Videnskab ved University of Tokyo under studiet. "Sådanne ekstreme temperaturer og tryk er ikke lette at gengive, og den bedste måde at opnå dem på i laboratoriet var at bruge en ambolt lavet af diamant. Dette kan give tryk på 30-60 gigapascal ved temperaturer på 3, 100–4, 600 kelvin. Dette er en god simulering af Jordens kernedannelse. "

Holdet, under professor Kei Hirose, brugt metal og vandbærende silikat analogt med dem, der findes i Jordens kerne og kappe, henholdsvis, og komprimerede dem i diamantambolten, mens prøven samtidig blev opvarmet med en laser. For at se, hvad der foregik i prøven, de brugte billedbehandling i høj opløsning, der involverede en teknik kaldet sekundær ion-massespektroskopi. Dette gav dem mulighed for at bekræfte deres hypotese om, at hydrogenbinder sig med jern, hvilket forklarer den tilsyneladende mangel på havvand. Hydrogen siges at være jernelskende, eller siderofil.

"Dette fund giver os mulighed for at udforske noget, der påvirker os på en ganske dybtgående måde, "sagde Hirose." At brint er siderofilt under højt tryk fortæller os, at meget af det vand, der kom til Jorden i massebombardementer under dets dannelse, måske er i kernen som brint i dag. Vi vurderer, at der kan være op til 70 oceaners værdi af brint lukket dernede. Havde dette forblevet på overfladen som vand, jorden har måske aldrig kendt land, og livet, som vi kender det, ville aldrig have udviklet sig. "