Je jedro Zemlje ogromen rezervoar starodavnega helija?
Znanstveniki so odkrili presenetljivo možnost, da bi lahko Zemljino jedro skrivalo ogromen rezervoar prvotnega helija, enega najlažjih elementov v vesolju. Raziskava, ki jo je vodil fizik Haruki Takezawa z Univerze v Tokiu, nakazuje, da se helij pod izjemno visokim pritiskom veže na železo in tvori železov helid. To odkritje bi lahko spremenilo naše razumevanje kemijskih procesov v najglobljih delih planeta. Jedro, kjer železo obstaja pod najvišjimi pritiski na Zemlji, bi tako lahko delovalo kot skladišče helija, ki je nastal že v zgodnjih trenutkih po velikem poku.
Na Zemlji poznamo dva stabilna izotopa helija: helij-4, ki prevladuje in nastaja večinoma z radioaktivnim razpadom urana ter torija, ter helij-3, ki je izjemno redek in velja za prvobitnega, ujetega iz sončne meglice med nastankom planeta, piše Science alert. Zanimivo je, da vulkanski plini vsebujejo sledi helija-3, kar je doslej vodilo do domneve, da je ujet v Zemljinem plašču. Vendar nova študija predlaga drugačen vir – jedro samo.
Eksperimenti pod ekstremnimi pogoji
Raziskovalci so uporabili posebno tehniko z lasersko ogrevano celico z diamantnim nakovalom, ki omogoča simulacijo ekstremnih pritiskov in temperatur Zemljinega jedra. V poskusih so železo in helij stisnili pod tlakom od 5 do 55 gigapaskalov – kar ustreza 50.000- do 550.000-kratniku atmosferskega tlaka – ter pri temperaturah med 1000 in skoraj 3000 kelvinov, kjer bi se celo iridij, znan po visoki toplotni odpornosti, stopil. “Takšni pogoji so ključni za razumevanje procesov v globinah planeta,” pojasnjuje fizik Kei Hirose, v čigar laboratoriju so potekali poskusi.
Prejšnje raziskave so pokazale le majhne količine helija, vezanega na železo, v razmerju nekaj delov na milijon. Tokrat pa je ekipa dosegla razmerje 3,3 odstotka, kar je skoraj 5000-krat več. To so dosegli z meritvami pri izjemno nizkih temperaturah, ki so preprečile uhajanje helija. “Helij zlahka uide v običajnih pogojih, zato smo morali zasnovati eksperiment tako, da to preprečimo,” dodaja Hirose.
Nov pogled na nastanek planeta
Ugotovitve nakazujejo, da helij, ki sicer velja za kemično inerten, pod ekstremnimi pogoji reagira z železom. To odpira možnost, da se je prvotni helij med nastankom Zemlje vezal na železo in potonil v jedro med procesom planetarne diferenciacije. Če drži, bi lahko jedro bilo vir helija-3 v vulkanskih plinih, ne pa plašč, kot so domnevali doslej. Poleg tega bi podoben proces lahko potekal tudi v jedrih Lune in Marsa.
Odkritje odpira vprašanja tudi o drugih prvotnih elementih, kot je vodik, ki bi lahko prispeval k zgodnji prisotnosti vode na Zemlji. “Če je bil prvotni helij v izobilju, je morda bil prisoten tudi vodik,” razmišljajo raziskovalci. Prihodnje študije bodo skušale te hipoteze potrditi in razširiti razumevanje kemije planetov. Raziskava, objavljena v reviji Physical Review Letters, tako ponuja nov vpogled v skrivnosti Zemljinega jedra in njene zgodovine.
Portal24; Foto: Pixabay
