Prihláste sa na odber vedeckého bulletinu CNN Wonder Theory. Preskúmajte vesmír so správami o fascinujúcich objavoch, vedeckých pokrokoch a ďalších.

CNN
—

Vedci objavili prekvapivé množstvo vzácnej verzie hélia, nazývanej hélium-3, vo vulkanickej hornine na kanadskom Baffinovom ostrove, čo podporuje teóriu, že vzácny plyn uniká zo zemského jadra – a je tomu tak už tisíce rokov.

Výskumný tím tiež objavil hélium 4 vo vnútri hornín.

Zatiaľ čo hélium-4 je na Zemi bežné, hélium-3 možno ľahšie nájsť inde vo vesmíre, a preto boli vedci prekvapení, keď objavili väčšie množstvo prvku, ako sa predtým uvádzalo z hornín na Baffinovom ostrove. Štúdia popisujúca objav bola nedávno publikovaná v časopise prírody.

„Na základnej úrovni je vo vesmíre menej 3He (hélium-3) ako 4He (hélium-4),“ povedal hlavný autor štúdie Forrest Horton, vedecký pracovník na oddelení geológie a geofyziky v oceánografickej inštitúcii Woods Hole. , v e-maile.

Horton dodal: „3Na Zemi je vzácny, pretože sa nevyrába ani nepridáva na planétu vo veľkých množstvách a stráca sa vo vesmíre.“ „Keď sa skalnatá časť Zeme pohybuje a pohybuje ako horúca voda na varnej doske, materiál stúpa, ochladzuje sa a klesá.
Počas chladiacej fázy sa hélium stráca do atmosféry a potom do vesmíru.

Objavenie prvkov presakujúcich z jadra Zeme by mohlo pomôcť vedcom odhaliť, ako sa naša planéta formovala a vyvíjala v priebehu času, a nové zistenia poskytujú dôkazy na podporu existujúcej hypotézy o tom, ako naša planéta vznikla.

Baffinov ostrov, ktorý sa nachádza na území Nunavutu, je najväčším ostrovom Kanady. Zároveň je to piaty najväčší ostrov na svete.

Vysoký pomer hélia 3 k héliu 4 prvýkrát objavil vo vulkanických horninách na Baffinovom ostrove Solvi Lasse Evans v rámci svojho doktorandského štúdia pod vedením vedca Finleyho Stewarta z University of Edinburgh. Ich zistenia boli publikované v r Príroda 2003.

Zloženie planéty je odrazom prvkov, ktoré ju tvoria Predchádzajúce vyhľadávanie Zistilo sa, že stopové množstvá hélia-3 unikajúce zo zemského jadra podporujú populárnu teóriu, že naša planéta vznikla v slnečnej hmlovine – oblaku plynu a prachu, ktorý sa pravdepodobne zrútil v dôsledku rázovej vlny z neďalekej supernovy – ktorá tento prvok obsahovala.

Horton a jeho kolegovia to urobili o krok ďalej, keď to urobili V roku 2018 uskutočnil výskum na Baffinovom ostroveštudujú lávu, ktorá vybuchla pred miliónmi rokov, keď sa Grónsko a Severná Amerika oddelili, čím sa vytvorilo miesto pre nové morské dno. Chceli preskúmať horniny, ktoré by mohli mať prehľad o obsahu zemského jadra a plášťa, väčšinou pevnej vrstvy vnútra Zeme pod jej povrchom.

Výskumníci cestovali helikoptérou, aby sa dostali do odľahlej krajiny ostrova, kde prúdy lávy tvoria týčiace sa útesy, plávajú obrovské ľadovce a ľadové medvede sa preháňajú po pobreží. Miestne organizácie, vrátane Qikiqtani Inuit Society a Nunavut Research Institute, poskytli výskumníkom prístup, rady a ochranu pred medveďmi, povedal Horton.

„Táto oblasť na Baffinovom ostrove má osobitný význam ako posvätná krajina pre miestne komunity a ako vedecké okno do hlbín Zeme,“ povedal.

Arktické horniny skúmané Hortonom a jeho tímom odhalili prekvapivo vyššie merania hélia-3 a hélia-4, ako uvádzal predchádzajúci výskum, a merania sa medzi vzorkami, ktoré zozbierali, líšili.

„Mnohé lávy sú plné jasne zeleného olivínu (tiež známeho ako peridot), takže odlamovanie čerstvých kúskov kamenným kladivom bolo rovnako vzrušujúce ako rozoberanie geódy v detstve: každá skala bola pokladom, ktorý bolo potrebné objaviť.“ povedal Horton. „A aké vedecké poklady z toho vyplývajú!“

Len jeden atóm hélia-3 existuje na každý milión atómov hélia-4, povedal Horton. Tím nameral približne 10 miliónov atómov hélia-3 na gram kryštálov olivínu.

„Naše vysoké merania 3He/4He naznačujú, že plyny, ktoré boli pravdepodobne zdedené zo slnečnej hmloviny počas formovania Slnečnej sústavy, sú na Zemi zachované lepšie, ako sme si mysleli,“ povedal.

Ako však hélium-3 skončilo v skalách?

Odpoveď môže začať Veľkým treskom, ktorý tiež uvoľnil množstvo vodíka a hélia, keď vytvoril vesmír. Tieto prvky sa časom začlenili do formovania galaxií.

Vedci sa domnievajú, že naša slnečná sústava vznikla pred 4,5 miliardami rokov vo vnútri slnečnej hmloviny. Keď sa oblak prachu zrútil v supernove, výsledný materiál vytvoril rotujúci disk, z ktorého nakoniec vzniklo naše Slnko a planéty. NASA.

Hélium zdedené zo slnečnej hmloviny sa pravdepodobne pri formovaní planéty uviazlo v jadre Zeme, čím sa jadro stalo zásobárňou vzácnych plynov. Keď hélium-3 uniklo z jadra, vystúpilo na povrch cez plášť v oblakoch magmy, ktorá nakoniec vybuchla na Baffinovom ostrove.

„Počas erupcie veľká väčšina plynov v magme unikla do atmosféry,“ povedal Horton. „Len olivínové kryštály, ktoré rástli pred erupciou, zachytili hélium a zadržali ho hlboko v Zemi.“

Nový výskum podporuje myšlienku, že hélium-3 už nejaký čas preniká z vnútra Zeme, no výskumníci si nie sú presne istí, kedy tento proces začal.

„Láva je stará asi 60 miliónov rokov a pravdepodobne trvalo desiatky miliónov rokov, kým sa zdvihol oblak plášťa,“ povedal Horton. „Takže hélium, ktoré sme namerali v týchto horninách, mohlo uniknúť z jadra pred 100 miliónmi rokov alebo možno oveľa skôr.“

Povedal, že únik hélia zo zeme neovplyvňuje našu planétu a nemá žiadne negatívne účinky. Vzácny plyn chemicky nereaguje s hmotou, takže nebude mať žiadny vplyv na ľudstvo ani životné prostredie.

Ďalej chce výskumný tím skontrolovať, či jadro nie je skladom iných svetelných prvkov, čo by mohlo vysvetľovať, prečo je vonkajšie jadro Zeme menej husté, ako sa očakávalo.

„Je jadro hlavným úložiskom prvkov ako uhlík a vodík, ktoré sú také dôležité z hľadiska obývateľnosti planét? Ak áno, ovplyvnili toky týchto prvkov z jadra počas celej histórie (Zeme) planetárny vývoj? „Som nadšený preskúmať,“ povedal Horton. Väzby medzi héliom a inými ľahkými prvkami.“