قد يحتوي قلب الأرض على ما يعادل 45 محيطًا من الهيدروجين

قد يحتوي قلب الأرض على ما يعادل 45 محيطًا من الهيدروجين

بقلم ستيفاني باباس حرره أندريا طومسون

توصلت دراسة جديدة إلى أن نواة الأرض قد تحتوي على ما يصل إلى 45 محيطًا من الهيدروجين، وهو تقدير يشير إلى أن الكوكب تشكل من قرص غاز وغبار كان غنيًا بأخف عنصر في الكون.

البحث الجديد الذي نشر اليوم في اتصالات الطبيعةيشير أيضًا إلى أن مياه الأرض كانت موجودة مع الكوكب منذ تشكله بدلاً من توصيلها لاحقًا عن طريق تأثيرات المذنبات والأجسام الجليدية الأخرى. يقول هيلك شليتشتينج، أستاذ علوم الأرض والكواكب والفضاء في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، والذي لم يشارك في البحث: “إنه يغير حقًا الطريقة التي نفكر بها في مصدر مياهنا”.

يتكون قلب الأرض في الغالب من الحديد، لكنه ليس كثيفًا بدرجة كافية ليتكون بالكامل من هذا العنصر. إن معرفة النسب المئوية للعناصر الأخف التي تشكل النواة يمكن أن يكشف الكثير عن كيفية تشكل الكوكب. لكن النواة بعيدة جدًا بحيث لا يمكن قياسها بشكل مباشر، لذلك يتعين على الباحثين الاعتماد على عمليات المحاكاة الحاسوبية والتجارب المعملية ذات درجات الحرارة العالية التي تضغط على كميات صغيرة من العناصر المختلفة في خلايا سندان الماس تحت درجات حرارة وضغوط مركز الأرض.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

ومع ذلك، يعتبر الهيدروجين عنصرًا زلقًا في هذه التجارب، لأنه خفيف جدًا وينتشر بسهولة، كما تقول أنات شاهار، عالمة الكواكب في معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة، والتي لم تشارك في البحث الجديد.

وفي الدراسة الجديدة، وجد دونغيانغ هوانغ، أستاذ علوم الأرض والفضاء في جامعة بكين في الصين، وزملاؤه طريقة لتحديد الهيدروجين. قاموا بقرص عينات صغيرة من الحديد (الذي يمثل اللب) وزجاج السيليكات المائي (الذي يمثل محيط الصهارة المبكر للأرض) بين سندانات الماس، وقاموا بتسخين العينات إلى حوالي 4827 درجة مئوية (حوالي 8720 درجة فهرنهايت) وضغطوها إلى ضغط قدره 111 جيجا باسكال.

بعد ذلك، قام الفريق بتقليص هذه العينات الصغيرة بالفعل إلى إبر يبلغ قطرها حوالي 20 نانومترًا فقط، ثم قصف الإبر بحزمة أيونية مركزة لتقشير الذرات واحدة تلو الأخرى لتحليلها. وكشفت النتائج كيف يلتصق السيليكون والأكسجين والهيدروجين معًا داخل الحديد عندما يتشكل كوكب مثل الأرض. سمحت هذه النسب لهوانج وزملائه باستقراء كمية الهيدروجين الموجودة في القلب؛ ويقدرون أن العنصر يمثل ما بين 0.07 و0.36 بالمائة من اللب حسب الوزن. وهذا يترجم إلى كمية تعادل الهيدروجين في ما يعادل تسعة إلى 45 محيطًا من الماء.

تقول شليتشتينج إن هذه الكمية من الهيدروجين الموجودة في القلب لا يمكن أن تكون قد نشأت إلا أثناء التكوين الأولي للأرض، والتي تضيف أن العمل الذي قامت به مجموعتها وآخرون يشير الآن إلى نفس الاستنتاج. وهذا يعني أن دورة المياه لعبت دورًا على كوكبنا منذ أن بدأ قلب الكوكب يبرد وبدأ الهيدروجين والسيليكون والأكسجين في التبلور داخله منذ حوالي 4.5 مليار سنة، كما يقول هوانغ.

ويقول إن هذا التبلور كان سيخلق الحمل الحراري في القلب، مما يوفر “قوة دافعة لمولد جيولوجي قديم لتوليد المجال المغناطيسي للأرض، وهو أمر لا غنى عنه لتطوير الأرض إلى مكان صالح للسكن”.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.