Imagínese todos los océanos de la Tierra, que cubren aproximadamente el 70% del planeta y están compuestos principalmente de hidrógeno. Ahora multiplica eso por nueve. Esta podría ser la cantidad de hidrógeno en el núcleo de la Tierra, lo que posiblemente la convierta en la mayor reserva de hidrógeno del planeta, según estimaciones recientes de investigadores.
Y nueve “océanos” de hidrógeno es el valor mínimo estimado; Podría haber el equivalente a hasta 45 océanos de hidrógeno atrapados en el núcleo.. En otras palabras, el hidrógeno podría representar aproximadamente entre el 0,36% y el 0,7% del peso total del núcleo terrestre, informaron este martes (10) científicos en la revista Nature Communications.
Eso sugiere que la Tierra adquirió la mayor parte de su agua, la principal fuente de hidrógeno del planeta, durante su formación y no más tarde a través de impactos de cometas. eso habría dejado agua en la superficie del planeta, como han sugerido algunos científicos, dijo el autor principal del estudio, Dongyang Huang, profesor asistente en la Facultad de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Pekín.
“El núcleo de la Tierra almacenaría la mayor parte del agua durante el primer millón de años de la historia del planeta”, dijo Huang. cnn por correo electrónico. Los siguientes en términos de abundancia de agua son el manto y la corteza. “La superficie, donde reside la vida, contiene la menor cantidad”, dijo.
Hace más de 4.600 millones de años, las rocas, el gas y el polvo alrededor de nuestro Sol colisionaron para formar un planeta joven. Con el tiempo, Estas colisiones dieron forma al núcleo, el manto y la corteza de la Tierra.. En lo profundo de la Tierra, bajo una enorme presión, un núcleo metálico fluido, denso y caliente comenzó a agitarse. Compuesto principalmente de hierro y níquel, alimenta el campo magnético protector de la Tierra.
“El hidrógeno sólo puede entrar en el líquido metálico que forma el núcleo si estuvo disponible durante las fases clave de crecimiento de la Tierra y participó en la formación del núcleo”, dijo Rajdeep Dasgupta, profesor de ciencias del sistema terrestre en el departamento de Ciencias Planetarias, Ambientales y de la Tierra de la Universidad Rice en Texas. Dasgupta no participó en la nueva investigación.
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Estudiar el origen y distribución del hidrógeno es fundamental para comprender la formación planetaria y la evolución de la vida en la Tierra. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cuánto hidrógeno podría estar enterrado en el núcleo metálico de la Tierra. y analizó interacciones químicas en el hierro para intentar estimar la reserva de hidrógeno de este núcleo. Pero el núcleo es demasiado profundo para la observación directa y sus condiciones de alta presión son difíciles de replicar en el laboratorio.
En términos generales, el hidrógeno es difícil de cuantificar “porque es el elemento más ligero y más pequeño, lo que significa que su cuantificación está más allá de las capacidades de los métodos analíticos de rutina”, dijo Huang.
La baja densidad en el núcleo había sugerido previamente una abundancia de hidrógeno, aunque a los científicos les resultó difícil determinar la cantidad con precisión, en comparación con otros elementos del núcleo conocidos que eran algo más fáciles de medir, como el silicio y el oxígeno.
Investigaciones anteriores han inferido la cantidad de hidrógeno en el núcleo utilizando difracción de rayos X para analizar la estructura cristalina del hierro, que se expande más cuando hay hidrógeno presente. Pero estas interpretaciones variaron ampliamente, desde 10 partes por millón en peso hasta 10.000 partes por millón (o 0,1 océano por más de 120 océanos), según el estudio.
“La técnica es fundamentalmente diferente de los métodos anteriores”, dijo Huang. Los investigadores dan forma a las muestras en forma de agujas con diámetros de aproximadamente 20 nanómetros (0,0000007874 pulgadas) y luego las someten a un alto voltaje estrictamente controlado. Luego, los átomos de las muestras se ionizan y se cuentan uno por uno, explicó.
Para crear la nueva estimación, los científicos realizaron experimentos que replicaban las temperaturas y presiones del núcleo, utilizando hierro como sustituto del núcleo de metal líquido. Fusionaron el hierro con láseres en un dispositivo de alta presión llamado celda de yunque de diamante, luego observaron directamente el hidrógeno y otros elementos en el núcleo utilizando tomografía con sonda atómica, que captura imágenes en 3D y mide la composición química a escala atómica.
Este enfoque se basa en suposiciones sobre cómo están dispuestos los átomos en el núcleo de la Tierra y cómo el silicio, el oxígeno y el hidrógeno se dispersan allí, dijo Huang. Sus experimentos revelaron cómo el hidrógeno interactuaba con el silicio y el oxígeno en nanoestructuras a medida que el metal se enfriaba, siendo la proporción de hidrógeno a silicio de aproximadamente 1 a 1.
Combinando observaciones de estas proporciones en las muestras con estimaciones previas de silicio en el núcleo, los investigadores pudieron aproximar la cantidad de hidrógeno en el núcleo.
La interacción observada entre silicio, oxígeno e hidrógeno en nanoestructuras de hierro ofrece pistas sobre cómo pudo haberse liberado calor desde el núcleo al manto, iniciando el proceso de formación del campo magnético de la Tierra, “que es indispensable para hacer de la Tierra un lugar habitable”, dijo Huang.
Sin embargo, los científicos advirtieron que se necesitará más trabajo para confirmar y refinar esta estimación, ya que este enfoque indirecto incluye incertidumbres y no aborda otras interacciones químicas que podrían afectar los cálculos del núcleo de hidrógeno.
De hecho, la cantidad de hidrógeno en el núcleo puede ser mucho mayor de lo que sugiere la nueva estimación, dijo Kei Hirose, profesor de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Tokio que estudia la composición del núcleo de la Tierra pero que no participó en la nueva investigación.
Un área de incertidumbre es la cantidad de hidrógeno presente en las muestras de hierro que escaparon durante la descompresión; Esta pérdida ha sido documentada en otros estudios, pero no se incluyó en los nuevos cálculos. El trabajo anterior de Hirose estimó que el hidrógeno representa entre el 0,2% y el 0,6% del peso del núcleo de la Tierra, “más de lo que propone este nuevo artículo”, dijo. cnn por correo electrónico.
Si las mediciones e hipótesis de los autores se hacen realidad, “sugeriría que el hidrógeno fue suministrado durante todo el crecimiento de la Tierra”, dijo Dasgupta. El gas de las nebulosas, así como el agua de los cometas y asteroides, también pueden haber sido una fuente de hidrógeno de la Tierra, añadió Hirose.
EL El hidrógeno es un elemento esencial para la vida en la Tierra.“junto con el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el azufre y el fósforo”, dijo Dasgupta, cuya investigación investiga el papel desempeñado por estos elementos volátiles durante la formación de la Tierra. “El nuevo artículo sin duda contribuirá a nuestras futuras síntesis y debates sobre este tema.”
