Aby rozstrzygnąć tę kwestię, zespół geofizyków pod kierunkiem prof. Wenzhonga Wanga z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (USTC) przeprowadził zaawansowane symulacje numeryczne odtwarzające warunki termodynamiczne panujące tysiące kilometrów pod powierzchnią młodej planety.
W pracy opublikowanej na łamach prestiżowego czasopisma Science Advances badacze przeanalizowali zachowanie protu (lekkiego wodoru) oraz deuteru podczas sekwencyjnego krzepnięcia skał w poszczególne fazy mineralne. Wyniki jednoznacznie dowodzą, że w trakcie stygnięcia oceanu magmy oba izotopy rozkładały się w płaszczu w sposób stosunkowo jednorodny, a lokalne różnice frakcjonowania na różnych głębokościach były zbyt małe, by wytłumaczyć anomalny deficyt deuteru obserwowany we współczesnych wylewach lawowych.
Odrzucenie hipotezy frakcjonowania magmowego przesądza, że źródłem anomalii musi być samo metaliczne jądro Ziemi, które od miliardów lat powoli oddaje zubożony w deuter wodór do nadległego płaszcza. Za takim scenariuszem przemawia dodatkowy, niezależny marker geochemiczny: te same skały wulkaniczne z Baffina i Islandii wykazują anomalnie wysoki stosunek rzadkiego helu-3 do pospolitego helu-4 (3He/4He).
Pierwotny hel-3, uwięziony we wnętrzu planety na wczesnym etapie akrecji, mógł przetrwać w tak nienaruszonym stanie jedynie w głębokim rezerwuarze metalicznym, z dala od procesów odgazowywania skorupy.
Choć nowe obliczenia stanowią najsilniejszy dotąd dowód na chemiczną nieszczelność jądra, fizyczny mechanizm migracji lotnych pierwiastków przez granicę jądro-płaszcz (strefę D”) pozostaje nierozwiązaną zagadką geofizyki.
Nie jest jeszcze jasne, czy transfer ten zachodzi w wyniku dyfuzji atomowej pod wpływem gigantycznych gradientów ciśnienia i temperatury, czy też poprzez lokalne reakcje chemiczne na granicy faz ciekłego żelaza i krzemianów. Jak podkreślają autorzy badania, precyzyjne ustalenie dynamiki wymiany materii między jądrem a płaszczem będzie kluczowym celem kolejnych eksperymentów wysokociśnieniowych oraz modelowania dynamiki pióropuszy płaszcza.
