Металното ядро на Земята вероятно от милиарди години постепенно отделя водород в околната мантия. Нови изчисления показаха, че необичайният състав на вулканичните скали е трудно да се обясни само с охлаждането на младата планета. Теорията за обмен на вещества между ядрото и мантията се съгласува по-добре с наблюденията, въпреки че все още няма директни доказателства за изтичане.
Учените са намерили улика в съотношението между двата вида водород. В обикновения атом в ядрото има един протон, а при по-тежкия деутерий към него се добавя неутрон. В някои базалти от остров Бафинова земя и от Исландия деутерият е значително по-малко, отколкото се очакваше. Тези скали се издигат от дълбините заедно с мантийните струи, поради което химичният им състав позволява да се надникне в процесите, които протичат дълбоко под повърхността.
Досега ниското съдържание на деутерий се обясняваше с два основни сценария. Или необичайният изотопен състав е възникнал преди около 4,5 милиарда години, когато глобалният океан от разтопена скала постепенно се е втвърдявал и се е превръщал в мантия, или по-лекият водород по-късно е постъпил от металното ядро.
За да проверят първата версия, изследователите са моделирали поведението на обикновения водород и деутерия при огромните налягания и температури на ранната Земя. Изчисленията обхванаха преминаването на водорода между разтопената скала и минералите, които се образуваха при охлаждането на магматичния океан. За сложните изчисления учените ускориха моделирането с помощта на машинно обучение.
Оказа се, че при кристализацията двете разновидности на водорода се разделяли твърде слабо. Младата мантия е трябвало да придобие доста еднородно съотношение между деутерий и обикновен водород. Еднократното втвърдяване на магматичния океан не е достатъчно, за да се получат толкова бедни на деутерий скали, каквито днес се срещат в районите на дълбокия вулканизъм.
Авторите считат за по-вероятен друг сценарий. По време на формирането на планетата част от лекия водород е могла да попадне в металното ядро, а след това постепенно да премине през границата между ядрото и мантията. Мантийните потоци милиарди години по-късно са могли да изнесат химическите следи от това вещество към повърхността. Има и допълнителен намек. Някои от същите тези вулканични скали съдържат необичайно голямо количество хелий-3 спрямо хелий-4. Хелий-3 се отнася към първичното вещество, запазило се от времето на формирането на планетата, поради което комбинацията от двете изотопни аномалии прави произхода от дълбините на Земята по-правдоподобен.
Моделирането обаче не показва как точно водородът преминава границата между ядрото и мантията и колко вещество е успяло да премине през цялата история на планетата. Работата преди всичко изключва едно от силните алтернативни обяснения. Ако по-нататъшни изследвания потвърдят преноса на водород от ядрото, най-дълбоките слоеве на Земята ще трябва да се считат за не напълно изолирани един от друг: обменът на вещество между тях е могъл да продължава значителна част от последните 4,5 млрд. години.