Американские исследователи смоделировали состояние водорода во внутреннем ядре Земли и пришли к выводу, что там может существовать так называемый сверхионный водород — вещество, которое течет подобно жидкости, но при этом проводит электричество. Результаты опубликованы в журнале PNAS.
Ученые рассмотрели две кристаллические структуры железо-водородного сплава: гексагональную плотноупакованную (ГПУ) и объемноцентрированную кубическую (ОЦК). В обычных условиях ОЦК-структура менее устойчива и более реакционноспособна, чем ГПУ. Более стабильной ОЦК-структура становится лишь при температуре свыше 6400 кельвинов и содержании водорода от 20% при давлении около 3,6 миллиона атмосфер — однако такие экстремальные условия, по расчетам авторов, скорее приведут к полному расплавлению вещества в подобие «огненной железной каши», чем к устойчивой структуре.
Поэтому более вероятным авторы считают существование сверхионной фазы водорода именно в ГПУ-структуре, которая может сосуществовать с жидким веществом внешнего ядра. Ученые также обнаружили радиальный градиент концентрации водорода: его количество резко снижается на границе между внешним и внутренним ядром.
По словам исследователей, обмен водородом между слоями ядра не ограничивается процессом кристаллизации — происходит и постоянное перераспределение элемента, которое создает так называемую химическую плавучесть, поддерживающую работу геодинамо, генерирующего магнитное поле планеты. Внутреннее ядро Земли растет примерно на миллиметр в год, а распределение водорода между слоями определяется прежде всего температурой, а не давлением.
Ранее ученые раскрыли, где в недрах Земли скрывается древний свинец.