Miezul Pământului ar putea ascunde o formă neobișnuită de hidrogen

Un nou studiu sugerează că miezul interior al planetei noastre ar putea fi bogat în hidrogen superionic, o formă neobișnuită a elementului, ce curge ca un lichid și conduce electricitatea, dar care nu există în altă parte pe Pământ.

Pentru a înțelege distribuția hidrogenului în centrul planetei, cercetătorii au modelat rețele cristaline de fier prin care atomii de hidrogen circulă liber. Aceștia au analizat două structuri de aliaj fier-hidrogen: una cu împachetare hexagonală compactă (HCP) și alta cubică cu centru intern (BCC).

Calculând proprietățile termodinamice ale celor două faze, echipa a descoperit că structura BCC are o energie liberă mai ridicată, fiind mai puțin stabilă și mai reactivă.

Deși faza BCC ar putea deveni teoretic mai stabilă la temperaturi extreme și la o presiune de 3,6 milioane de atmosfere, aceste condiții ar duce mai degrabă la topirea aliajului într-un amestec fluid de fier și hidrogen.

Miezul adăpostește hidrogen superionic extrem

Prin urmare, cercetătorii au concluzionat că faza HCP este cea care predomină și coexistă cu lichidul din miezul Pământului. În plus, modelarea a evidențiat existența unui gradient radial al concentrației de hidrogen: cantitatea acestuia scade brusc de la granița dintre miezul exterior și cel interior spre centrul planetei.

Acest gradient determină deplasarea hidrogenului superionic către limita miezului interior. Acolo, hidrogenul își pierde starea superionică și reintră în amestecul lichid care îmbogățește miezul exterior.

Procesul arată că schimbul de hidrogen dintre cele două straturi ale miezului nu are loc doar în timpul cristalizării treptate a centrului (care crește cu aproximativ 1 milimetru pe an), ci și printr-o redistribuire continuă a formei superionice.

Indicii valoroase despre compoziția și evoluția planetei noastre

Această dinamică a hidrogenului contribuie la flotabilitatea chimică, o sursă esențială de energie care alimentează geodinamoul, mecanismul responsabil pentru generarea câmpului magnetic al Pământului, scrie ScienceAlert.

Deși analiza finală a densității miezului va necesita și luarea în calcul a altor elemente ușoare, cum ar fi oxigenul și carbonul, studiul demonstrează că temperatura, mai degrabă decât presiunea, controlează distribuția hidrogenului.

Repartizarea neuniformă a hidrogenului superionic este o consecință directă a termodinamicii de echilibru, oferind indicii valoroase despre compoziția și evoluția planetei noastre.

Studiul a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Alpii și Pirineii, posibile surse naturale de hidrogen

Oamenii de știință au creat combustibil curat pe bază de hidrogen

O echipă de chimiști a reușit să producă hidrogen din firimituri

Cea mai mare rezervă de hidrogen a Pământului ar putea zace la peste 5.000 de kilometri adâncime