Ученые обнаружили возможное существование сверхионного водорода в ядре Земли

Группа американских исследователей провела моделирование состояния водорода в внутреннем ядре нашей планеты и пришла к интересному заключению о возможности существования так называемого сверхионного водорода. Это уникальное вещество обладает свойствами, позволяющими ему течь, как жидкость, и одновременно проводить электрический ток. Данные исследования нашли своё отражение в научной статье, опубликованной в журнале PNAS.

В процессе работы учёные рассмотрели две основные кристаллические структуры железо-водородного сплава: гексагональную плотноупакованную структуру (ГПУ) и объемноцентрированную кубическую структуру (ОЦК). В условиях, приближенных к реальным, структура ОЦК проявляет меньшую устойчивость и большую реакционную способность по сравнению с ГПУ. Интересно, что ОЦК-структура становится более стабильной лишь при температурах, превышающих 6400 кельвинов, и содержании водорода на уровне 20% под давлением около 3,6 миллиона атмосфер. Однако, согласно расчетам авторов исследования, такие экстремальные условия могут привести к полному расплавлению вещества, превращая его в нечто похожее на «огненную железную кашу», а не в устойчивую структуру.

Согласно выводам ученых, более вероятным сценарием является существование сверхионной фазы водорода именно в ГПУ-структуре, которая может сосуществовать с жидким веществом внешнего ядра. Кроме того, исследователи отметили наличие радиального градиента концентрации водорода: его содержание резко падает на границе между внешним и внутренним ядром Земли.

Исследователи подчеркивают, что обмен водородом между слоями ядра не ограничивается только процессом кристаллизации. Происходит постоянное перераспределение этого элемента, создающее так называемую химическую плавучесть, которая поддерживает функционирование геодинамо — механизма, генерирующего магнитное поле нашей планеты. Внутреннее ядро Земли растет примерно на один миллиметр в год, а распределение водорода между слоями определяется в первую очередь температурными режимами, а не давлением.

Кроме того, ранее ученые раскрыли детали о том, где в недрах Земли может находиться древний свинец.

Читайте также: