Группа учёных во главе с профессором Доньяном Хуаном продемонстрировала, что в железном ядре Земли может находиться колоссальный запас водорода — эквивалентный от 9 до 45 земных океанов, если бы этот элемент вступил в реакцию с кислородом. Результаты, полученные с помощью экстремальных лабораторных экспериментов, существенно корректируют устоявшиеся представления о формировании планеты и источнике её водных ресурсов. Работа была опубликована в начале сентября 2026 года и уже получила широкое освещение в международных научных СМИ, включая Live Science.

Как заглянуть в центр планеты без бурового инструмента

Прямой отбор проб из ядра Земли на глубине более 5 000 километров физически невозможен ни для одной существующей технологии. На протяжении десятилетий геологи и геофизики опирались на сейсмические волны, отражающиеся от внутренних границ планеты. Ещё в 1960-х годах анализ этих волн позволил установить, что плотность ядра ниже плотности чистого железа и никеля, а значит, в его состав обязательно входят более лёгкие элементы. Однако точное определение их природы и количества оставалось открытым вопросом: среди кандидатов числились кремний, кислород, сера и водород — наименьший и самый «скрытный» из всех.

Бриллиантовые наковальни и атомарная томография

Команда профессора Хуана применила двухэтапную методику. На первом этапе образцы железа и богатого водородом силикатного стекла зажимали между бриллиантовыми наковальнями и разогревали лазерами до 4 800 °C при давлении 111 гигапаскалов — условиях, соответствующих границе между мантией и ядром. На втором этапе, после контролируемого охлаждения, исследователи провели атомарную томографию: атомы фиксировались по одному, что позволило построить трёхмерную карту распределения элементов на наноуровне. Именно этот подход дал возможность количественно оценить содержание водорода в моделируемой среде ядра.

От молярного соотношения к «океанам» в ядре

Анализ томографических данных показал, что мольное соотношение кремния и водорода в образцах составило приблизительно 1:1. Поскольку массовая доля кремния в ядре уже достаточно хорошо установлена в геофизической литературе, учёные пересчитали пропорцию в массовую долю водорода: от 0,07 до 0,36 процента. Сопоставив эту величину с общей массой внешнего и внутреннего ядра (порядка 3,5 × 10²⁴ кг), исследователи получили диапазон: в центре планеты связан водород, эквивалентный 9–45 земным океанам. Для сравнения — вся мировая вода, включая океаны, ледники и подземные воды, составляет примерно 1,4 × 10²¹ кг, то есть даже нижняя граница оценки превышает массу всей поверхностной воды в несколько раз.

Пересмотр «кометной» гипотезы и первичности воды

Открытие имеет прямые последствия для двух конкурирующих моделей происхождения воды на Земле. Первая — «первичная вода»: если водород опустился в ядро на ранних этапах аккреции, значит, он присутствовал в составе протопланетного диска с самого начала, и вода могла формироваться уже в процессе дифференциации. Вторая — «кометная» гипотеза, согласно которой основную массу воды на планету занесли ледяные кометы и астероиды в период позднего тяжёлого бомбардирования. Команда Хуана указывает, что «кометный» водород, по их модели, должен был остаться в верхних слоях мантии и земной коре, тогда как обнаруженный в ядре водород указывает на более раннее, «встроенное» происхождение. Это не отменяет кометный вклад полностью, но существенно сужает его долю в общем водном балансе планеты.

Противоречивые данные

Диапазон оценок — от 9 до 45 океанов — сам по себе является источником разночтений в медиапространстве: часть изданий акцентирует верхнюю границу («45 океанов»), другие приводят полный интервал. Кроме того, авторы исследования подчёркивают, что все выводы остаются математической экстраполяцией: эксперименты проводились на миллиметровых образцах, а затем результаты переносились на ядро шириной более 3 500 километров. Условия в лаборатории (111 ГПа, 4 800 °C) лишь приближённо воспроизводят реальные параметры границы мантия–ядро, где давление достигает 135–140 ГПа, а температура — около 5 500–6 000 °C. Таким образом, нижняя граница оценки (9 океанов) может быть ближе к реальности, чем верхняя, но окончательный вердикт потребует дополнительных экспериментов при более высоких давлениях и независимого воспроизведения результатов другими лабораториями.

Что дальше: путь к подтверждению

Учёные отмечают, что для окончательного подтверждения выводов необходимы как минимум три направления работы: повторение экспериментов на других установках с бриллиантовыми наковальнями, моделирование при давлениях, более точно соответствующих реальным условиям ядра, а также перекрёстная проверка с данными сейсмической томографии и изотопного анализа метеоритного вещества. Если последующие исследования подтвердят хотя бы нижнюю границу оценки, это станет одним из крупнейших пересмотров внутренней модели Земли за последние полвека и откроет новый пласт вопросов о том, как именно формировалась водная оболочка, сделавшая планету пригодной для жизни.