问题——地球中的氢主要“藏”哪里，是理解地球形成与长期演化的关键科学问题之一。氢会影响深部物质的密度、熔融与导电特性，也与地球内部水循环、地幔氧化还原状态以及地球宜居环境的长期维持密切涉及的。长期以来，学界普遍认为地球金属核心可能富含轻元素，氢被视为重要候选之一。但由于地核无法直接取样，氢含量难以可靠量化，相关估算跨度大、争议不断。 原因——不确定性的核心在于“难以直接观测”。一上，地核形成发生极端高温高压条件下，常规实验难以逼近；另一上，过去研究多依赖地震学、密度约束等间接指标反推，模型对初始成分与分异过程高度敏感。此次由北京大学与瑞士苏黎世联邦理工学院学者合作开展的研究，尝试在方法上弥补这个短板：研究团队在实验室再现地核形成可能经历的高压高温环境，并借助先进表征手段在原子尺度进行直接观测，在相当于地核条件下的铁合金中发现富硅富氧纳米结构，其内部出现可识别的氢信号。研究继续给出这些纳米结构中硅与氢的比例约为1∶1，并结合对地核硅含量的既有约束，推算地核氢的重量分数约为0.07%—0.36%。 影响——这一结果若被后续研究进一步证实，意味着地核可能是地球上最大的氢储库，其储量或显著超过海洋所含氢的总量（折算约为9倍至45倍）。这将改变对地球氢收支的传统认识，并可能对多项基础问题带来连锁影响：其一，地核中轻元素含量关系到核心密度与声波传播特征，或为解释地球物理观测提供新的约束；其二，氢进入金属核心的路径与时机，关联地球早期吸积、分异及岩浆海阶段的物质交换，可能促使对地球形成过程的重新评估；其三，若氢以特定微观结构在地核中长期稳定存在，可能影响核心与地幔之间的化学与热学耦合，从而影响对地球深部动力学的理解。 对策——从研究路径看，下一步需要在“验证、扩展、交叉约束”三个方向推进。首先，应在不同压力—温度窗口、不同铁合金成分体系下重复实验，检验富硅富氧纳米结构及其中氢的普适性与稳定性，并明确其形成机制与保存条件。其次，需要进一步提高氢定量测量的精度与可比性，完善系统误差评估，使结果从“可观测”走向“可精算”。再次，应加强与地震学、矿物物理、地球化学同位素等学科的交叉验证，用多源证据共同约束地核轻元素组成与早期地球物质来源，降低对先验假设的依赖。 前景——研究团队提出，地核中的氢可能主要形成于地球形成的关键阶段，而非在更晚时期由彗星撞击等外源事件大量补给。这一判断为讨论地球“先天携带”的挥发性元素比例提供了新的思路。放眼更广泛的行星科学领域，地球深部氢储量与分配机制的研究也可能为类地行星的内部结构推断、挥发分演化以及宜居条件评估提供参考。同时，研究者也提示，该结论仍受技术量化能力与早期地球成分假设等因素制约，仍需在更广泛条件下开展实验与观测，以更准确刻画氢在深部环境中的行为与赋存形式。
这项研究成果拓展了人类对地球内部构成的认识，也为行星科学研究提供了新的线索。随着测量与表征技术的进步以及国际合作的持续推进，未来有望在更可靠的证据链基础上，更揭示地球演化中的关键环节，为理解地球宜居性的形成与维持提供新的视角。