ETH-Forscher verorten mehr Wasserstoff im Erdkern

(CONNECT) Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) vermuten nach einem Experiment grosse Reservoirs an Wasserstoff im Erdkern. Ihren Messungen und Modellen zufolge könnte das Element bereits mit der Erdentstehung in den Kern gelangt sein, heisst es in einer Mitteilung. Der neue Ansatz würde Theorien entkräften, nach denen Wasserstoff und Wasser erst mit dem Auftreten von Kometen und Asteroiden auf die Erde kam.

Das Team um Motohiko Murakami vom Departement Erd- und Planetenwissenschaften versuchte, Bedingungen wie bei der Erdentstehung zu schaffen. In ihrem Experiment nutzten sie eine lasererhitzte Diamantstempelzelle, mit dem sie Drücke von mehr als 1 Million Atmosphären und höhere Temperaturen als auf der Sonnenoberfläche schufen. In einer wasserhaltigen Kristallkapsel war ein winziges Stück Eisen eingebettet. Mit Laser wurde die Kapsel erhitzt, bis das Eisen flüssig wurde. Silizium, Sauerstoff und Wasserstoff aus der Kapsel bewegten sich in das füssige Eisen. „Die grösste Herausforderung bestand darin, Wasserstoff unter solch extremen Bedingungen im Nanobereich nachzuweisen. Mithilfe modernster Tomografie konnten wir schliesslich visualisieren, wie sich diese Atome innerhalb des metallischen Eisens verhalten“, wird Dongyang Huang, Erstautor der Studie, in der Mitteilung zitiert.

Mit einem mathematischen Modell wurde im Anschluss der Wasserstoffgehalt im Erdkern errechnet. Dazu nutzten die Forschenden das Verhältnis von Wasserstoff zu Silizium im Experiment sowie Daten aus anderen Studien zum Siliziumanteil des Erdkerns. Im Ergebnis könnten 0,07 bis 0,36 Prozent der Kernmasse aus Wasserstoff bestehen, deutlich mehr, als bisherige Modelle annahmen. „Das spricht eher dagegen, dass der Wasserstoff von Kometen stammt, die erst nach der Entstehung in die junge Erde einschlugen“, schlussfolgert Murakami. Die aktuelle Studie ist jüngst in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht worden. ce/ww