Японські вчені довели, що ядро Землі може приховувати газ часів Великого вибуху

Міжнародна група науковців із Японії та Тайваню встановила, що гелій — газ, який тривалий час вважався хімічно інертним, — здатний утворювати стійкі сполуки із залізом за екстремальних умов. Це відкриття свідчить, що у глибинному ядрі Землі можуть зберігатися значні запаси гелію, який походить ще з часів Великого вибуху, і таким чином планета утримує частину первісної матерії Всесвіту. Результати дослідження опубліковано в журналі Phys­i­cal Review Let­ters.

Експерименти проводилися в умовах, що відтворюють середовище глибин Землі: зразки заліза та гелію поміщали в алмазну комірку високого тиску і нагрівали лазером до температур від 1 000 до 3 000 Кельвінів при тиску 5–55 гігапаскалів, що відповідає приблизно 50 000–550 000 атмосфер. За словами професора Кей Хіросе, одного з авторів роботи, атоми гелію інтегрувалися у кристалічну решітку заліза, утворюючи стабільні сполуки навіть після зниження тиску. Вміст гелію у зразках досягав 3,3%, що у тисячі разів перевищує попередні оцінки.

Науковці пояснюють, що це відкриття допомагає зрозуміти походження високих співвідношень ізотопів ³He/⁴He, зафіксованих у вулканічних породах Гаваїв та Ісландії. Раніше ці аномалії натякали на наявність у мантії Землі первинного гелію, який міг залишитися від утворення планети, але механізм його збереження залишався невідомим. Тепер дослідники припускають, що гелій міг утворювати хімічні зв’язки із залізом у глибинах ядра, де умови унеможливили його втечу.

Якщо ці результати підтвердяться, то Земля може зберігати частину своєї первинної атмосфери, яка сформувалася 4,5 мільярда років тому під час захоплення газів із протопланетної туманності. Вчені також вважають, що водень із цього процесу міг стати джерелом води для океанів. Крім того, відкриття змінює уявлення про поведінку елементів під високим тиском, що має значення для розуміння складу газових гігантів — Юпітера та Сатурна, де панують подібні умови.

Наступним етапом стане дослідження взаємодії гелію з іншими компонентами ядра — нікелем і кремнієм, а також пошук аналогічних процесів на Місяці чи Марсі. На думку авторів, такі експерименти можуть пролити світло на еволюцію не лише Землі, а й усіх кам’янистих планет Сонячної системи.