地核占有了全部地球质®的32%，然而我们对它的形成却知之甚少。我们的确知道了它的一些性质，比如说，我们从地学数据得知地核的密度随着深度的增加而增加，从地核与地幔交接处的10，000 kg · m^-3（压力为136 GPa）到地心的13，000 kg · m^-3（压力为364 GPa）通过比较地球的硅酸盐外层的组成与宇宙元素的丰度以及地核的被测密度与高压下液体金属的密度，可以推断地核主要是由液态铁和少量镍组成。地核外层液体部分慢慢由外向里出现晶化，从而具有了占整个体积4%的固体部分。欧古兹（Okuchi）的最近研究表明，地核可能含有相当数量的氢，这个结果将对说明地核的组成和进化有着重要意义。

地核的形成是地球历史中的一个重要事件，它抽取易溶于铁的亲铁元素（如硫、碳、铌、钴和铂等元素），然后把它们储存起来与外层的硅酸盐材料隔离。与未分化的陨石相关的岩石中亲铁元素的提取模式，为正在热烈讨论的地核形成过程提供了材料。目前有两个终止式模式：（1）地核形成是地球形成终端的一个单个事件；（2）在地球停止生长前，地核在地球的膨胀和终止过程中逐步形成。最近对衰变性的¹⁸²Hf（半衰期为900万年）及它的亲铁性衰变产物¹⁸²W的同位素年代测定表明，同位素衰变系列在大约45亿年前（大约是在最古老的太阳系形成后的7000万年后）受到干扰，因而45亿年被确定为地核分离的大约年龄。

一个探寻地核来源和进化的重要线索是地核的密度，地核密度的确定已有50年之久。地核的密度接近铁，但比纯铁或铁 · 镍合金的密度低10%，这就使得地核中应该有大约10%的轻元素，如H、C、O、S或Si，这些轻元素在太阳系里的含量都相当丰富。高压下，这些元素在铁中具有可溶性；在确信地核分离已经开始的中压下，它们也可能具有溶解性。在地核中很可能不含氧，因为氧在任何条件下在铁中的溶解度都很低。地球化学家和宇宙化学家已经建立了关于含量丰富的硫、硅元素的模型，它们的丰富含量可能被认为是最合理的。氢和碳的含量却通常被忽略了，因为它们被认为在地球形成的过程中易挥发而几乎完全逸失。对于大气中的氢，因为其较低的原子资而使得它的逸失持续不断地进行。欧古兹的发现却表明了一种与传统截然相反的观点，他认为，氢不是在大气中逐渐逸失，而是在地球形成之初就溶解在分离的地核中，这种观察是基于高压实验，得出了一种关于地核形成过程的重要结论。

众所周知，具有分子式FeH_x的金属间化合物在3 GPa的压力下是稳定存在的，在减压时它们分解为铁和氢气。由于氢化铁在常压条件下不能淬灭和探测，它们在高温高压条件下硅化金属的早期研究中是否产生就不得而知了。然而，欧古兹在7.5 GPa的压力而且存在水的条件下让金属与硅反应，然后迅速地减压处理（1.5 GPaS^-1），这时氢气不是逃逸出来，而是被迫产生气泡。为计算气泡密度，他发现在7.5 GPa下产生了固状FeH_0.33，这个固体合金在1100~ 1200℃（比铁的熔点低700℃）时转化为近似组成为FeH_0.4的液体，而且这并非发生在令人难以置信的还原性的地核形成条件下。

用这些数据，欧古兹计算了用金属铁和水反应产生氢和铁化合物的平衡常数，然后推断地球的原始组成包括含量为2%的水，他发现95%的原始氢将溶解在地核中而不能逃逸出来。因此，欧古兹推断地球中的轻元素主要是大量的氢和少量的硫和碳，而且几乎所有的氢存在于地核中而不是水圈中。

另一种地球化学模型认为轻元素是硅和碳的混合物，这就需要地核形成处在一个特别强的还原性条件下（以使硅溶于金属中），当硫加入地核中使铁氧化成硅酸盐时，轻元素逐步增加其氧化性。这是一个多步模型，然而欧古兹提出的是一个单步地核形成模式，因为它需要在氧化条件下进行地核的分离。现在所需要做的是，在更加仿真的地核压力下，决定这些铁氢混合物的密度和物相关系，测试它们的性质与地核本身所决定的性质是否相符。通过FeH_x分离来从硅酸盐中提取这种亲铁元素的模式，需要与现今的硅酸盐地幔的组成比较并由此决定。

[Science，1997年12月5日]