Nowe badania sugerują, że jądro Ziemi może zawierać tyle wodoru, co 45 oceanów wody, co wskazuje, że woda na naszej planecie powstała podczas jej formowania, a nie w wyniku późniejszych uderzeń. To odkrycie zasadniczo zmienia nasze rozumienie wczesnej historii Ziemi i początków środowiska podtrzymującego życie.
Jak naukowcy odkryli tajemnice jądra
Przez dziesięciolecia naukowcy debatowali nad tym, czy woda przybyła na Ziemię z asteroid, czy z komet. Rdzeń, który składa się głównie z żelaza, nie jest wystarczająco gęsty, aby składać się z tylko żelaza, co oznacza, że muszą w nim występować lżejsze pierwiastki. Bezpośredni pomiar tych pierwiastków jest niemożliwy, dlatego badacze polegają na ekstremalnych symulacjach: ściskaniu materiałów pomiędzy kowadłami diamentowymi w temperaturach tysięcy stopni Celsjusza i ogromnym ciśnieniu, aby symulować warunki panujące w rdzeniu.
Wodór, jako lekki, jest trudny do zmierzenia w tych eksperymentach; łatwo się rozprasza. Nowe badania prowadzone przez Dongyang Huanga z Uniwersytetu w Pekinie rozwiązały ten problem poprzez precyzyjną izolację wodoru wewnątrz żelaza i uwodnionego szkła krzemianowego. Bombardując próbki wiązką jonów w celu analizy poszczególnych atomów, zespół ustalił, że wodór stanowi 0,07–0,36% masy rdzenia.
Co to oznacza dla pochodzenia Ziemi
Ten poziom wodoru wskazuje, że Ziemia uformowała się w dysku wzbogaconym w gaz, w którym wodór był obfity. Jeśli to prawda, to woda nie została doprowadzona później, ale była obecna od samego początku. „To naprawdę zmienia nasze zrozumienie, skąd pochodzi nasza woda” – mówi Hilke Schlichting, planetolog, który nie był zaangażowany w badania.
Obecność wodoru wyjaśnia również pole magnetyczne planety. Gdy rdzeń ostygnie i skrystalizuje, prądy konwekcyjne będą napędzać geodynamo, chroniąc Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym. To pole magnetyczne ma kluczowe znaczenie dla utrzymania środowiska nadającego się do zamieszkania.
Konsekwencje obecności wodoru w rdzeniu
Istnienie tak dużej ilości wodoru w rdzeniu dowodzi, że woda była obecna od początku i nie została sprowadzona w późnym okresie ciężkiego bombardowania. Potwierdza to pogląd, że Ziemia zawsze była planetą bogatą w wodę. Prace zespołu pokazują również, że niezbędne do życia ziemskie pole magnetyczne jest wspomagane przez prądy konwekcyjne wywoływane przez te wczesne pierwiastki.
Nowe badanie potwierdza, że obieg wody na Ziemi funkcjonuje od co najmniej 4,5 miliarda lat, odkąd jądro zaczęło się krzepnąć. Badania te wyjaśniają, w jaki sposób Ziemia ewoluowała w nadający się do zamieszkania świat, jaki znamy dzisiaj.
