28 Μαΐου, 2022

Σπάνιο αρχέγονο αέριο διαρρέει από τον πυρήνα της Γης; – Τι δείχνει νέα έρευνα

Ένας εξαιρετικά σπάνιος τύπος ηλίου που δημιουργήθηκε αμέσως μετά το Big Bang διαρρέει από τον μεταλλικό πυρήνα της Γης, σύμφωνα με μια νέα μελέτη μοντελοποίησης.

Η συντριπτική πλειοψηφία αυτού του αερίου στο σύμπαν, που ονομάζεται ήλιο-3 (helium-3), είναι αρχέγονο και δημιουργήθηκε αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) που συνέβη πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό το helium-3 πρέπει να είχε ενώθει με άλλα σωματίδια αερίου και σκόνης στο ηλιακό νεφέλωμα – το απέραντο, περιστρεφόμενο και καταρρεωμένο σύννεφο που πιστεύεται ότι οδήγησε στη δημιουργία του ηλιακού συστήματος.

Η ανακάλυψη ότι ο πυρήνας της Γης πιθανότατα περιέχει μια τεράστια δεξαμενή helium-3 είναι περαιτέρω απόδειξη για την υποστήριξη της ιδέας ότι η Γη σχηματίστηκε μέσα σε ένα ακμάζον ηλιακό νεφέλωμα, όχι στην περιφέρειά του, όπως αναφέρουν οι ερευνητές.

Το helium-3 είναι «ένα θαύμα της φύσης και μια ένδειξη για την ιστορία της Γης, ότι υπάρχει ακόμη μια σημαντική ποσότητα αυτού του ισοτόπου στο εσωτερικό της Γης», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Peter Olson, γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο New Mexico. 

Το ήλιο-3 (helium-3) είναι ένα ισότοπο, ή παραλλαγή, του ηλίου που έχει ένα νετρόνιο αντί για τα συνηθισμένα δύο στον πυρήνα του. Είναι ένα σπάνιο αέριο, που αποτελεί μόλις το 0,0001% του ηλίου στη Γη. Προέρχεται από διάφορες διεργασίες, όπως η ραδιενεργή διάσπαση του τριτίου, ένα σπάνιο ραδιενεργό ισότοπο υδρογόνου. Επειδή όμως το ήλιο είναι ένα από τα πρώτα στοιχεία που υπάρχουν στο σύμπαν, το μεγαλύτερο μέρος του helium-3 πιθανότατα προήλθε από τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang).

Οι επιστήμονες γνώριζαν ήδη ότι περίπου 4,4 λίβρες (2 κιλά) helium-3 διαφεύγει από το εσωτερικό της Γης ετησίως, κυρίως κατά μήκος του συστήματος κορυφογραμμής του μέσου ωκεανού όπου συναντώνται οι τεκτονικές πλάκες, έγραψαν οι ερευνητές στη μελέτη, που δημοσιεύτηκε διαδικτυακά στις 28 Μαρτίου στο Geochemistry.

Αυτό είναι "αρκετό για να γεμίσει ένα μπαλόνι στο μέγεθος του γραφείου σας", είπε ο Olson.

Αλλά οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι πόσο ακριβώς από το helium-3 προερχόταν από τον πυρήνα έναντι του μανδύα και πόσο helium-3 υπήρχε στις δεξαμενές της Γης.

Για τη διερεύνηση, η ερευνητική ομάδα μοντελοποίησε την αφθονία ηλίου κατά τη διάρκεια δύο σημαντικών φάσεων της ιστορίας της Γης: τον πρώιμο σχηματισμό του πλανήτη, όταν ακόμη συσσώρευε ήλιο και μετά το σχηματισμό του φεγγαριού, όταν ο πλανήτης μας έχασε πολύ από αυτό το αέριο. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το φεγγάρι σχηματίστηκε όταν ένα κολοσσιαίο αντικείμενο στο μέγεθος του Άρη συγκρούστηκε με τη Γη πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αυτό το γεγονός θα είχε λιώσει τον φλοιό της Γης και θα επέτρεπε σε μεγάλο μέρος του ηλίου μέσα στον πλανήτη μας να διαφύγει.

Ωστόσο, η Γη δεν έχασε όλο το helium-3 της εκείνη την εποχή. Εξακολουθεί να διατηρεί μέρος του σπάνιου αερίου, το οποίο συνεχίζει να διαρρέει από τα μύχια της Γης. Ο πυρήνας θα ήταν ένα καλό μέρος για μια τέτοια δεξαμενή, "επειδή είναι λιγότερο ευάλωτος σε μεγάλες κρούσεις σε σύγκριση με άλλα μέρη του συστήματος της Γης", έγραψαν οι ερευνητές στη μελέτη, και δεν εμπλέκεται στον κύκλο της τεκτονικής πλάκας, η οποία επίσης απελευθερώνει αέριο ήλιο.

Οι ερευνητές συνδύασαν τον σύγχρονο ρυθμό διαρροής helium-3 με μοντέλα συμπεριφοράς ισοτόπων ηλίου. Αυτοί οι υπολογισμοί αποκάλυψαν ότι από 22 δισεκατομμύρια λίβρες (10 τεραγραμμάρια) έως 2 τρισεκατομμύρια λίβρες (1 πεντάγραμμο) helium-3 κρέμονται στον πυρήνα της Γης – ένα τεράστιο ποσό, που δείχνει ότι η Γη σχηματίστηκε σε ένα ηλιακό νεφέλωμα με υψηλές συγκεντρώσεις αερίου.

Τα μοντέλα ανταλλαγής αερίων τους «ανταλλάσσουν κατά τη διάρκεια του σχηματισμού και της εξέλιξης της Γης εμπλέκουν τον μεταλλικό πυρήνα ως μια δεξαμενή με διαρροή που τροφοδοτεί την υπόλοιπη Γη με helium-3», έγραψαν οι ερευνητές στη μελέτη.

Οι ερευνητές ελπίζουν να βρουν περισσότερες ενδείξεις που να υποστηρίζουν τα ευρήματά τους. Για παράδειγμα, η εύρεση άλλων αερίων που δημιουργούνται από νεφελώματα, όπως το υδρογόνο, που διαρρέουν από τη Γη από παρόμοια σημεία και με παρόμοιους ρυθμούς όπως το helium-3, θα μπορούσε να δείξει ότι ο πυρήνας είναι η πηγή, είπε ο κ. Olson.

«Υπάρχουν πολλά περισσότερα μυστήρια παρά βεβαιότητες».

Πηγή: livescience.com