Yapılan yeni bir araştırma, Dünya'nın çekirdeğinin, okyanuslardakinden tam 45 kat daha fazla hidrojen barındırabileceğini ortaya koydu. Bu keşif, gezegenimizdeki en büyük hidrojen kaynağının aslında çekirdek olduğunu gösteriyor.
Bilim insanları, bu muazzam hidrojen miktarının, yaklaşık 4.5 milyar yıl önce Dünya'nın oluşumu sırasında çekirdeğe girdiğini ve çekirdek oluştuktan sonra gezegene çarpan kuyrukluyıldızlar aracılığıyla gelmediğini düşünüyor. Bu bulgu, hidrojenin gezegenimize ne zaman ve nasıl ulaştığına dair süregelen tartışmalara bir son verebilir.
Araştırmanın baş yazarlarından, Pekin Üniversitesi'nden Dongyang Huang, yaptığı açıklamada, "Dünya'daki hidrojenin, çekirdekte bulunan hidrojen dahil olmak üzere, gezegen oluşumu sırasında geldiği hipotezi kabul görmüş durumda. Toplumda farklılık yaratan nokta ise, hidrojenin Dünya'nın oluşumu sırasında tam olarak ne zaman geldiği konusudur." dedi.
Bu tartışmanın sürmesinin temel nedeni, Dünya'nın derinliklerindeki hidrojenin miktarını ölçmenin son derece zor olmasıdır. Hidrojen, evrendeki en küçük ve en hafif element olduğu için, çoğu teknik yöntem, Dünya'nın çekirdeği gibi yüksek basınç ve yüksek sıcaklık ortamlarında onu doğru bir şekilde tespit etmek için yeterli çözünürlüğe sahip değil.
Huang, çekirdekte ne kadar hidrojenin kilitli olduğunu tahmin etmenin, hidrojenin oraya ilk etapta nasıl ulaştığını anlamak için kritik öneme sahip olduğunu belirtti.
Daha önceki araştırmalar, Dünya'nın çekirdeğindeki hidrojen miktarını tahmin etmek için X-ışını kırınımı adı verilen bir tekniği kullanıyordu. Bu yöntem, bir malzemenin X-ışınlarını nasıl saçtığını analiz ederek içindeki mineralleri ve diğer maddeleri nicelleştirir. Dünya'nın çekirdeği neredeyse tamamen demirden oluştuğu için, bilim insanları laboratuvarda bir demir örneğine hidrojen ekleyip, demirin kristal yapısındaki genişlemeyi ölçerek çekirdekte ne kadar hidrojenin tutulabileceğini hesaplamışlardı.
Ancak Huang'a göre, X-ışını kırınımının bu durumda iki önemli varsayıma dayanması bir dezavantaj yaratıyordu. İlk olarak, araştırmacıların demir kristal yapısını ve belirli koşullar altında nasıl tepki verdiklerini doğru bir şekilde anladıkları varsayılıyordu. İkinci olarak ise, çekirdekte bulunan silikon ve oksijenin, demire çözündüklerinde kristal yapıyı deforme etmediği varsayılıyordu ki, bu varsayımın yanlış olduğu anlaşıldı.
Yapılan yeni çalışma için Huang ve meslektaşları, atomik kuvvet mikroskobu tomografisi olarak bilinen alternatif bir yöntemi kullandı. Bu teknik, "periyodik tablodaki tüm elementlerin 3 boyutlu nano-ölçekli kompozisyon haritalarını" sağlayabiliyor ve "yüksek basınçlı numuneler için ideal" olduğunu belirtti.
Araştırmacılar, Dünya'nın çekirdeğinin oluştuğu dönemdeki koşulları simüle ettiler. Başlangıç olarak, çekirdeği magmayla kaplı bir model oluşturmak için küçük bir demir metal örneğini hidrous silikat cam ile kapladılar. Ardından, bu nesneyi, Dünya'nın çekirdeğinde bulunan basınca benzer aşırı basınçlar oluşturmak için birbirine sıkışan iki elmas kristalinden oluşan bir elmas örs hücresinin içine yerleştirdiler. Yüksek sıcaklık koşulları yaratmak için ise lazerler kullanarak nesneyi yaklaşık 4830 derece Santigrat'a kadar ısıttılar.
Araştırmacılar bu bağlamda atomik kuvvet mikroskobu tomografisini kullandılar. Aşırı koşullar altında, hidrojen, oksijen ve silikonun demir kristal yapılarına eş zamanlı olarak çözündüğünü ve böylece daha önce bilinmeyen şekillerde kristallerde değişikliklere yol açtığını keşfettiler.
Deneyde, "çekirdek" içine "magma"dan eşit miktarda hidrojen ve silikonun girmesi, araştırmacıların, hidrojenin Dünya çekirdeğinin ağırlıkça %0.07 ila %0.36'sını oluşturduğunu tahmin etmelerine yardımcı oldu.
Nature Communications dergisinde yayımlanan sonuçlar, Dünya'nın çekirdeğinin gezegenin okyanuslarından 9 ila 45 kat daha fazla hidrojen içerdiğini gösteriyor. Eğer kuyrukluyıldızlar çekirdek oluştuktan sonra Dünya'ya hidrojen bıraksaydı, hidrojenin büyük olasılıkla Dünya'nın daha sığ katmanlarında bulunacağını belirten Huang, çekirdeğin Dünya'nın en büyük hidrojen rezervuarı olduğu bulgusunun, hidrojenin çekirdek tam olarak oluşmadan önce getirildiğini gösterdiğini söyledi.
Huang, "Hidrojenin çekirdeğe nasıl girdiğinin mekanizması ilk kez belirlendi" dedi.
