کشف ۴۵ اقیانوس هیدروژن در هسته زمین؛ آیا آب از ابتدا همراه سیاره ما بود؟
هسته زمین احتمالا میزبان ۴۵ اقیانوس هیدروژن است. یافته ای که نشان می دهد آب از ابتدای خلقت در تاروپودهای سیاره ما وجود داشته است.
نتایج آزمایشهای جدید برای اندازهگیری میزان سبکترین عنصر کیهان در مرکز زمین نشان میدهد که بخش بزرگی از ذخایر آبی سیاره ما از همان آغاز منظومه شمسی در اینجا وجود داشته است.
به گزارش ساینتیفیک آمریکن، مطالعات محققان نشان می دهد که هسته زمین احتمالاً حاوی هیدروژن در اعماق آن است که معادل ۹ تا ۴۵ اقیانوس است. چنین تخمینی حاکی از آن است که سیاره ما از دیسکی متشکل از گاز و غبار تشکیل شده که سرشار از هیدروژن بوده است.
یافته های این تحقیق چالشی جدی برای فرضیه قدیمی انتقال آب به زمین توسط دنباله دارها و اجرام یخی ایجاد می کند. بر اساس شواهد، آب از بدو تولد با زمین بوده و ارتباط دیرینه ای با ساختار اولیه سیاره دارد. Hilke Schlichting، استاد علوم زمین و فضا در دانشگاه کالیفرنیا، معتقد است که این کشف طرز تفکر دانشمندان را در مورد منشاء آب در زمین کاملاً تغییر خواهد داد.
آهن عنصر اصلی تشکیل دهنده هسته زمین است، اما محاسبات نشان می دهد که چگالی هسته کمتر از زمانی است که فقط از آهن خالص ساخته شده باشد. کشف درصد دقیق عناصر سبکتر در ترکیب هسته کلیدی برای درک چگونگی تشکیل زمین است. به دلیل عمق زیاد و عدم دسترسی مستقیم، محققان مجبورند به شبیه سازی های کامپیوتری و آزمایش های پیچیده فشار بالا تکیه کنند. در آزمایشها، مقادیر میکروسکوپی از عناصر مختلف در دستگاهی به نام «سلول سندان الماس» تحت فشار و دمایی مشابه مرکز زمین قرار میگیرد.
هیدروژن همیشه یک عنصر چالش برانگیز در شرایط آزمایشگاهی بوده است. زیرا به گفته آنات شهر، دانشمند مؤسسه کارنگی، این عنصر به دلیل سبکی بسیار زیاد و نفوذپذیری بالا، به سرعت پخش می شود و از کنترل خارج می شود.
دونیانگ هوانگ، استاد علوم زمین دانشگاه پکن و تیمش موفق شدند راهی برای مهار هیدروژن بیابند. محققان نمونه های کوچکی از آهن و شیشه سیلیکات هیدراته (مدلی از اقیانوس ماگمای اولیه زمین) را بین دو الماس قرار دادند و آنها را تا دمای خیره کننده ۴۸۲۷ درجه سانتیگراد گرم کردند. در همان زمان، مواد تحت فشار ۱۱۱ GPa قرار گرفتند تا شرایط واقعی اعماق زمین را بازسازی کنند.
سپس، تیم تحقیقاتی نمونهها را به سوزنهایی با نوک ۲۰ نانومتری تبدیل کردند و اتمها را یکی یکی برای تجزیه و تحلیل دقیق با استفاده از بمباران پرتو یون متمرکز جدا کردند. نتایج نشان داد که چگونه اتم های سیلیکون، اکسیژن و هیدروژن در قلب آهن در هنگام شکل گیری سیاره ای مانند زمین به دام می افتند. بر اساس محاسبات هوانگ، هیدروژن بین ۰.۰۷ تا ۰.۳۶ درصد از وزن هسته را تشکیل می دهد که در مقیاس سیاره ای، معادل حجم عظیمی از آب در اعماق زمین است.
ذخیره چنین حجمی از هیدروژن در هسته تنها در مراحل اولیه شکل گیری زمین امکان پذیر بود. این واقعیت نشان می دهد که چرخه آب از حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، یعنی درست از زمانی که هسته شروع به سرد شدن کرد و فرآیند تبلور عناصر در آن آغاز شد، در سیاره ما نقش داشته است.
تبلور عناصر در عمق زمین، فرآیند همرفت در هسته را تقویت کرده است. این جریان های حرکتی نیروی لازم را برای فعالیت «ژئودینامو» یا موتور الکتریکی طبیعی زمین برای تشکیل میدان مغناطیسی سیاره فراهم می کردند. میدانی که امروزه به عنوان سپر حیاتی زمین را به مکانی قابل سکونت برای انسان و دیگر موجودات تبدیل کرده است.
این تحقیق در Nature Communications منتشر شده است.
منبع: زومیت
