Este posibil ca miezul Pământului să fi scurs heliu de milioane de ani

Înscrieți-vă pentru buletinul informativ științific Wonder Theory al CNN. Explorați universul cu știri despre descoperiri fascinante, progrese științifice și multe altele.

CNN
—

Oamenii de știință au descoperit o cantitate surprinzătoare dintr-o versiune rară a heliului, numită heliu-3, în roca vulcanică de pe insula Baffin din Canada, susținând teoria conform căreia gazul nobil scapă din miezul Pământului – și a fost de mii de ani.

Echipa de cercetare a descoperit și heliu 4 în interiorul rocilor.

În timp ce heliul-4 este obișnuit pe Pământ, heliul-3 poate fi găsit mai ușor în altă parte a universului, motiv pentru care oamenii de știință au fost surprinși să descopere o cantitate mai mare din element decât cea raportată anterior din rocile de pe Insula Baffin. Un studiu care descrie descoperirea a fost publicat recent în jurnal natură.

„La un nivel fundamental, există mai puțin 3He (heliu-3) în univers decât 4He (heliu-4)”, a spus autorul principal al studiului, Forrest Horton, om de știință asociat la Departamentul de Geologie și Geofizică de la Woods Hole Oceanographic Institution. , într-un e-mail.

Horton a adăugat: „3Este rar pe Pământ, deoarece nu este produs sau adăugat planetei în cantități mari și este pierdut în spațiu.” „Pe măsură ce partea stâncoasă a Pământului se mișcă și se mișcă ca apa fierbinte pe o plită, materialul se ridică, se răcește și se scufundă.
În timpul fazei de răcire, heliul este pierdut în atmosferă și apoi în spațiu.

Descoperirea elementelor care se infiltrează din nucleul Pământului ar putea ajuta oamenii de știință să dezvolte perspective asupra modului în care planeta noastră s-a format și a evoluat de-a lungul timpului, iar noile descoperiri oferă dovezi pentru a susține o ipoteză existentă despre cum a apărut planeta noastră.

Insula Baffin, situată pe teritoriul Nunavut, este cea mai mare insulă din Canada. Este, de asemenea, a cincea insulă ca mărime din lume.

Un raport ridicat de heliu 3 la heliu 4 a fost descoperit pentru prima dată în rocile vulcanice de pe Insula Baffin de către Solvi Lasse Evans, ca parte a studiilor sale de doctorat sub supravegherea savantului Finley Stewart de la Universitatea din Edinburgh. Descoperirile lor au fost publicate în Natura 2003.

Compoziția unei planete este o reflectare a elementelor care o alcătuiesc Căutare anterioară S-a descoperit că urme de heliu-3 care se scurg din miezul Pământului susțin teoria populară conform căreia planeta noastră își are originea într-o nebuloasă solară – un nor de gaz și praf care probabil s-a prăbușit din cauza unei unde de șoc de la o supernova din apropiere – care conținea elementul.

Horton și colegii săi au făcut un pas mai departe când au făcut asta El a efectuat cercetări pe insula Baffin în 2018, ei studiază lava care a erupt cu milioane de ani în urmă, când Groenlanda și America de Nord s-au separat, făcând loc unui nou fund marin. Ei au vrut să investigheze rocile care ar putea deține informații despre conținutul din nucleul și mantaua Pământului, cel mai mult stratul solid al interiorului Pământului de sub suprafața acestuia.

Cercetătorii au călătorit cu elicopterul pentru a ajunge în peisajul îndepărtat al insulei, unde fluxurile de lavă formează stânci falnice, aisberguri gigantice plutesc și urșii polari pândesc coasta. Organizațiile locale, inclusiv Qikiqtani Inuit Society și Nunavut Research Institute, au oferit cercetătorilor acces, consiliere și protecție împotriva urșilor, a spus Horton.

„Această zonă de pe Insula Baffin are o semnificație specială ca pământuri sacre pentru comunitățile locale și ca o fereastră științifică către adâncurile Pământului”, a spus el.

Rocile arctice examinate de Horton și echipa sa au dezvăluit măsurători surprinzător de mai mari ale heliului-3 și heliului-4 decât au raportat cercetările anterioare, iar măsurătorile au variat între probele colectate.

„Multe dintre lave sunt pline de olivină verde strălucitor (cunoscută și sub numele de peridot), așa că desprinderea bucăților proaspete cu un ciocan de piatră a fost la fel de interesantă ca și demontarea unei geode ca un copil: fiecare stâncă era o comoară de descoperit.” spuse Horton. „Și ce comori științifice se dovedește a fi!”

Doar un atom de heliu-3 există pentru fiecare milion de atomi de heliu-4, a spus Horton. Echipa a măsurat aproximativ 10 milioane de atomi de heliu-3 per gram de cristale de olivină.

„Măsurătorile noastre ridicate de 3He/4He indică faptul că gazele, care probabil au fost moștenite de la nebuloasa solară în timpul formării sistemului solar, sunt mai bine conservate pe Pământ decât se credea anterior”, a spus el.

Dar cum a ajuns heliul-3 în roci, în primul rând?

Răspunsul poate începe cu Big Bang, care a eliberat și o abundență de hidrogen și heliu atunci când a creat universul. Aceste elemente au fost încorporate în formarea galaxiilor de-a lungul timpului.

Oamenii de știință cred că sistemul nostru solar s-a format acum 4,5 miliarde de ani în interiorul unei nebuloase solare. Pe măsură ce norul de praf s-a prăbușit într-o supernova, materialul rezultat a format un disc rotativ care în cele din urmă a dat naștere Soarelui nostru și planetelor, conform NASA.

Heliul moștenit de la nebuloasa solară a rămas probabil prins în miezul Pământului pe măsură ce planeta s-a format, făcând din nucleu un depozit de gaze nobile. Pe măsură ce heliul-3 s-a scurs din miez, s-a ridicat la suprafață prin manta, sub formă de penuri de magmă care au erupt în cele din urmă pe insula Baffin.

„În timpul erupției, marea majoritate a gazelor din magmă au scăpat în atmosferă”, a spus Horton. „Doar cristalele de olivină care au crescut înainte de erupție au capturat heliul și l-au ținut din adâncul Pământului.”

Noile cercetări susțin ideea că heliul-3 s-a infiltrat din interiorul Pământului de ceva timp, dar cercetătorii nu sunt exact siguri când a început acest proces.

„Lava are o vechime de aproximativ 60 de milioane de ani și, probabil, a durat zeci de milioane de ani pentru ca pana de manta să se ridice”, a spus Horton. „Deci, heliul pe care l-am măsurat în aceste roci ar fi putut scăpa din miez acum 100 de milioane de ani sau poate mult mai devreme.”

El a spus că scurgerea de heliu din sol nu afectează planeta noastră și nici nu are efecte negative. Gazul nobil nu reacționează chimic cu materia, așa că nu va avea niciun impact asupra umanității sau mediului.

Apoi, echipa de cercetare vrea să verifice dacă nucleul este un depozit de alte elemente luminoase, ceea ce ar putea explica de ce nucleul exterior al Pământului este mai puțin dens decât se aștepta.

„Este nucleul un depozit major de elemente precum carbonul și hidrogenul, care sunt extrem de importante în ceea ce privește locuibilitatea planetei? Dacă da, au influențat fluxurile acestor elemente din nucleu de-a lungul istoriei (Pământului) evoluția planetară? „Sunt încântat să investigați”, a spus Horton. Legăturile dintre heliu și alte elemente luminoase.” „Poate că heliul ar putea fi folosit pentru a urmări alte elemente peste granița nucleu-manta”.