В недрах Земли есть «космический» водород — но его становится все меньше
Есть и хорошие новости: отчасти благодаря этому водороду образуется вода.
Ядро Земли постепенно теряет водород, сохранившийся со времен формирования Солнечной системы. Исследователи пришли к выводу, что у нашей планеты до сих пор идет обмен химическими элементами между ядром и мантией.
На случай, если вы не застали: в первые миллионы лет своего существования Земля представляла собой раскаленный мир с океаном из магмы. По мере остывания тяжелые элементы концентрировались в ядре, а более легкие оставались в мантии.
В результате часть водорода из протосолнечной туманности, давшей начало Солнцу и планетам, оказалась заперта в металлическом ядре. Согласно новой модели, этот древний водород продолжает поступать в вышележащие слои Земли спустя миллиарды лет после образования планеты.
Для проверки гипотезы ученые смоделировали соотношение дейтерия, тяжелого изотопа водорода, и обычного водорода в глубинах мантии Земли. Выяснилось, что кристаллизация первичного магматического океана должна была сформировать практически однородный изотопный состав.
Изменения в моделях давления, температуры и первоначального содержания воды, оцениваемого максимум в две массы современного Мирового океана, слабо влияли на результат. Эти данные, кстати, позволяют объяснить необычный химический состав базальтов островов в Исландии и в Канаде.
Такие острова образуются как раз из магмы, поступающей из глубоких областей мантии Земли. В некоторых образцах наблюдается пониженное соотношение дейтерия к обычному водороду, авторы исследования связывают эту особенность с поступлением легкого водорода из земного ядра.
Дополнительные свидетельства ученые обнаружили при анализе изотопов гелия и вольфрама. Повышенное содержание гелия-3 относительно гелия-4 в базальтах согласуется с присутствием древнего вещества из протосолнечной туманности, изотопные особенности вольфрама также указывают на возможное поступление материала из ядра планеты.
Определить скорость утечки водорода из ядра Земли ученым пока не удалось. Предполагается, что при попадании в мантию древний водород участвует в образовании воды.
