In het kort
- De aardkern heeft mogelijk negen keer zoveel waterstof als alle oceanen op aarde bij elkaar.
- Deze waterstof is waarschijnlijk ontstaan tijdens de vorming van de aarde en niet door latere inslagen van kometen.
- Onderzoekers hebben een nieuwe techniek gebruikt, atoomprobetomografie genaamd, om individuele atomen in ijzermonsters die de omstandigheden in de kern van de aarde nabootsen, rechtstreeks te observeren, wat tot deze baanbrekende schatting heeft geleid.
De aardkern bevat mogelijk enorme reservoirs aan waterstof, mogelijk negen keer zoveel als alle oceanen op aarde samen. Volgens recent onderzoek in Nature Communications zou de aardkern wel waterstof kunnen bevatten ter hoeveelheid van 45 oceanen.
Vroege waterverwerving
Wetenschappers denken dat deze waterstof tijdens de eerste vorming van de aarde in de aarde is opgenomen, en niet door latere kometeninslagen die water op het oppervlak zouden hebben afgezet. Dit betekent dat de aarde het grootste deel van haar water vroeg in haar geschiedenis heeft gekregen, waarbij de mantel en de korst minder water bevatten dan de kern.
De aardkern, die voornamelijk bestaat uit ijzer en nikkel, genereert het beschermende magnetische veld van de planeet. Inzicht in het waterstofgehalte in deze kern is cruciaal voor het begrijpen van de vorming van planeten en de evolutie van het leven. Het is echter onmogelijk om de kern rechtstreeks te observeren vanwege de enorme diepte en de extreme druk.
Nieuwe observatietechniek
Eerdere pogingen om de waterstof in de kern te meten gebruikten indirecte methoden. Ze analyseerden bijvoorbeeld de structuur van ijzerkristallen. Dit leidde tot sterk verschillende schattingen. In het nieuwe onderzoek gebruiken de wetenschappers een techniek genaamd Atoomprobe-tomografie. Daarmee kunnen ze individuele atomen in een monster direct bekijken. Dit gebeurt onder hoge druk en temperatuur, zoals in het binnenste van de aarde.
De onderzoekers smolten ijzermonsters in een diamant-aambeeldcel. Daarna gebruikten ze Atoomprobe-tomografie om te zien hoe waterstof, silicium en zuurstof waren verdeeld. Zo konden ze de verhouding tussen waterstof en silicium ongeveer op 1:1 schatten. Door dit te combineren met eerdere schattingen van het siliciumgehalte in de kern, konden ze ook de totale hoeveelheid waterstof benaderen.
Onzekerheden blijven bestaan
De nieuwe methode geeft waardevolle inzichten in de samenstelling van de kern. Ook helpt het te begrijpen hoe warmte wordt afgegeven, wat bijdraagt aan het magnetisch veld van de aarde. Onderzoekers geven wel aan dat er nog onzekerheden zijn. Zo kan er tijdens het decompressieproces waterstof verloren gaan, waardoor de hoeveelheid waterstof misschien wordt onderschat.
Meer onderzoek is nodig om deze schattingen te verbeteren. Ook willen wetenschappers de complexe chemische interacties in de kern beter begrijpen. Toch laat het onderzoek zien dat waterstof belangrijk is voor de ontwikkeling van de aarde. Het speelde al een grote rol in een vroeg stadium van de vorming van planeten.