Ядро Землі мільярди років могло втрачати водень: учені знайшли несподівані сліди
Учені виявили нові свідчення того, що металеве ядро Землі могло протягом мільярдів років передавати водень навколишній мантії. На це вказує незвичайний хімічний склад вулканічних порід в Ісландії та Канадській Арктиці, який дослідникам не вдалося пояснити лише процесами формування мантії.
Про це пише Gizmodo з посиланням на дослідження в журналі Science Advances.
Приблизно 4,5 мільярда років тому молода Земля перебувала переважно в розплавленому стані. У міру охолодження важке залізо опускалося до центру планети, утворюючи металеве ядро, тоді як легші силікатні речовини формували мантію.
Тривалий час науковці розглядали ці два шари як відносно відокремлені резервуари речовин. Однак нові результати вказують, що обмін хімічними елементами між ними міг тривати навіть після завершення основних етапів формування планети.
Дослідники звернули увагу на вулканічні породи острова Баффінова Земля в Канадській Арктиці та Ісландії. Їхній хімічний склад має особливості, які можуть зберігати інформацію про процеси, що відбувалися в глибоких надрах Землі мільярди років тому.
Найбільший інтерес викликало незвичайне співвідношення двох ізотопів водню. Йдеться про звичайний легкий водень і дейтерій, який має додатковий нейтрон та більшу масу.
У досліджених вулканічних породах виявили надзвичайно низьку частку дейтерію. Щоб з’ясувати походження цієї особливості, команда створила комп’ютерну модель процесів, які супроводжували охолодження давнього океану магми.
Моделювання дозволило простежити, як водень і дейтерій розподілялися між мінералами під час кристалізації мантії. Результати показали, що початковий розподіл цих ізотопів був відносно рівномірним.
Відмінності між глибокими та поверхневими шарами виявилися недостатніми, щоб пояснити склад вулканічних порід. Тому науковці припустили існування додаткового джерела водню, яке могло впливати на хімічний склад мантії.
Одним із можливих пояснень стало надходження водню безпосередньо з металевого ядра Землі. Під час його формування залізо могло поглинати значну кількість водню з відносно низьким вмістом дейтерію.
Протягом наступних мільярдів років частина цього водню могла поступово переходити до нижніх шарів мантії. Згодом він міг потрапити до речовини, з якої утворилися вулканічні породи на поверхні планети.
На користь такої гіпотези свідчать і результати аналізу інших хімічних елементів. Зокрема, дослідники виявили в породах незвично високе співвідношення гелію-3 до гелію-4.
Гелій-3 є рідкісним ізотопом, частина якого могла зберегтися в земних надрах із найдавніших етапів існування планети. Його підвищена частка може бути ознакою походження речовини з глибоких резервуарів Землі.
Додаткову увагу привернули незвичайні ізотопні характеристики вольфраму та рутенію. На думку авторів дослідження, ці особливості також можуть свідчити про участь речовини, пов’язаної з металевим ядром.
Водночас науковці не спостерігали безпосереднього витоку води чи водню з ядра Землі. Їхні висновки ґрунтуються на комп’ютерному моделюванні та хімічному аналізі вулканічних порід, тому запропонований механізм поки залишається гіпотезою.
Крім того, йдеться саме про можливе переміщення водню, а не про потоки рідкої води всередині планети. Водень входить до складу води, проте в умовах надзвичайно високих температур і тиску в земних надрах він може перебувати в інших хімічних формах.
Якщо припущення підтвердиться, це означатиме, що ядро та мантія Землі не були повністю ізольованими протягом геологічної історії. Обмін леткими елементами між ними міг впливати на хімічний склад глибоких шарів планети та вулканічних порід.
Наступним етапом дослідники планують з’ясувати конкретні механізми, за допомогою яких речовини можуть переходити з металевого ядра до мантії. Для цього необхідно краще зрозуміти поведінку хімічних елементів за екстремальних температур і тиску всередині Землі.
- Останні
- Популярні
Новини по днях
22 жовтня 2026
