Un nou cercetare sugerează că miezul interior al Pământului nostru ar putea conține hidrogen superionic, o formă rar întâlnită a acestui element, care se comportă ca un lichid și conduce electricitatea, dar care nu se găsește în alte locuri pe Pământ.
Pentru a analiza distribuția hidrogenului în interiorul planetei, cercetătorii au modelat rețele cristaline de fier prin care atomii de hidrogen se deplasează liber. Aceștia au examinat două structuri ale aliajului fier-hidrogen: una cu împachetare hexagonală compactă (HCP) și cealaltă cubică cu centru intern (BCC).
Prin calcularea proprietăților termodinamice ale celor două faze, echipa a descoperit că structura BCC are o energie liberă mai mare, fiind astfel mai puțin stabilă și mai reactivă.
Deși faza BCC ar putea teoretic să devină mai stabilă la temperaturi extreme și la o presiune de 3,6 milioane de atmosfere, aceste condiții ar conduce mai degrabă la topirea aliajului într-un amestec fluid de fier și hidrogen.
Miezul conține hidrogen superionic extrem
Astfel, cercetătorii au concluzionat că faza HCP este predominantă și coexistă cu lichidul din miezul Pământului. De asemenea, modelarea a subliniat existența unui gradient radial al concentrației de hidrogen: cantitatea acestuia scade brusc de la limita dintre miezul exterior și cel interior spre centrul planetei.
Acest gradient determină migrarea hidrogenului superionic către limita miezului interior. Acolo, hidrogenul își pierde starea superionică și reintră în amestecul lichid care îmbogățește miezul exterior.
Procesul demonstrează că schimbul de hidrogen între cele două straturi ale miezului nu se desfășoară doar în timpul cristalizării treptate a centrului (care crește cu aproximativ 1 milimetru pe an), ci și printr-o redistribuție continuă a formei superionice.
Informații valoroase despre compoziția și evoluția planetei noastre
Această dinamică a hidrogenului contribuie la flotabilitatea chimică, o sursă esențială de energie care susține geodinamoul, mecanismul responsabil pentru generarea câmpului magnetic al Pământului, conform ScienceAlert.
Deși analiza finală a densității miezului va necesita luarea în considerare a altor elemente ușoare, precum oxigenul și carbonul, studiul arată că temperatura, mai degrabă decât presiunea, influențează distribuția hidrogenului.
Distribuția neuniformă a hidrogenului superionic este o consecință directă a termodinamicii de echilibru, oferind informații valoroase despre compoziția și evoluția planetei noastre.
Studiul a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.
