Водород сделал ядро Луны легче ⚡ экспресс
Проведены эксперименты по плавлению системы Fe–H при насыщении водородом и высоких давлениях с синхротронной рентгеновской дифракцией. Обнаружено существенное понижение кривой плавления Fe–H относительно чистого железа при 1.0–3.3 ГПа, что указывает на включение водорода в жидкое железо уже ниже 1 ГПа и рост растворимости с давлением. Из диффузного рассеяния рентгеновских лучей рассчитана плотность расплава Fe–H: при 3.6 ГПа она соответствует растворимости ~0.9 масс.% H, а при 5 ГПа (условия лунного ядра) — ~1.2 масс.%. Такое содержание водорода обеспечивает 9%-ное снижение плотности и может полностью объяснить дефицит плотности лунного ядра, наблюдаемый относительно чистого железа, в зависимости от сейсмических оценок плотности.
Раньше считалось, что водород почти не смешивается с жидким железом при низком давлении, поэтому в ядре Луны его не ждали. Новые эксперименты перевернули этот взгляд. Под давлением, как в лунных недрах, водород легко проникает в расплав, меняет внутренний порядок атомов (энтропию) и понижает температуру плавления — словно разрыхлитель, делающий металл более текучим и лёгким.
При давлении, соответствующем лунному ядру (около 5 ГПа), железо вбирает до 1,2% водорода. Казалось бы, капля в море, но этого хватает, чтобы снизить плотность на 9%. Именно столько не хватало чистому железу для объяснения лёгкости лунного ядра, измеренной по колебаниям Луны. Ядро напоминает газировку: водород, словно невидимые пузырьки, делает его рыхлее, чем монолитный металл.
Этот неожиданный эффект работает не только на Луне. Та же примесь, вероятно, объясняет аномально лёгкое ядро Меркурия. Открытие заставляет по-новому взглянуть на недра небольших планет, включая далёкие экзопланеты, где водород может прятаться в железных ядрах, меняя их свойства.
🎯 Луна не единственная: у Меркурия тоже есть необычно лёгкое ядро, и, возможно, водород скрывается и там.