Το αρχέγονο ήλιο από την αρχή του Ηλιακού Συστήματος μπορεί να έχει κολλήσει μέσα στον στερεό πυρήνα της Γης, σύμφωνα με νέα έρευνα. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις σε μια μακροχρόνια συζήτηση σχετικά με το πόσο γρήγορα σχηματίστηκε ο πλανήτης μας.
Αυτή η σπάνια μορφή ηλίου ονομάζεται ήλιο-3 επειδή διαθέτει δύο πρωτόνια και ένα νετρόνιο στον πυρήνα του. Το φυσιολογικό ήλιο, το οποίο είναι 700.000 φορές πιο συνηθισμένο από το ήλιο-3, ονομάζεται ήλιο-4 επειδή διαθέτει δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια. Αν και το ήλιο-4 είναι ένα κοινό προϊόν της διάσπασης ραδιενεργών στοιχείων, το ήλιο-3 προέρχεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από το αρχικό νέφος σκόνης και αερίων που σχημάτισε το Ηλιακό Σύστημα.
Αυτό το αρχέγονο στοιχείο ήταν ήδη γνωστό ότι υπήρχε στο εσωτερικό της Γης. Κάθε χρόνο, περίπου 2 κιλά ηλίου-3 διαρρέουν από τις μεσοωκεάνιες κορυφογραμμές όπου ο φλοιός διαχωρίζεται και από τα ηφαιστειακά θερμά σημεία που αντλούν μάγμα από το βαθύ μανδύα. Αλλά το πώς ακριβώς παραμένει στο εσωτερικό του πλανήτη επί δισεκατομμύρια χρόνια αποτελεί ένα διαρκές μυστήριο.
Το ήλιο είναι ένα πολύ ελαφρύ αέριο, και τα περισσότερα πτητικά αέρια έχουν προ πολλού διαφύγει από τον μανδύα, έχοντας εκτοξευθεί κατά τη διάρκεια της γιγάντιας πρόσκρουσης που σχημάτισε το φεγγάρι ή αναδευτεί στην επιφάνεια από τις αδυσώπητες κινήσεις των τεκτονικών πλακών.
Οι επιστήμονες έχουν διατυπώσει τη θεωρία ότι ίσως αυτό το αρχέγονο ήλιο είναι κλειδωμένο στον πυρήνα της Γης, όπου παραμένει ασφαλές από μεγάλες διαταραχές και διαρρέει στην επιφάνεια με πολύ αργούς ρυθμούς. Ωστόσο, ο πυρήνας αποτελείται κυρίως από σίδηρο και το ήλιο και ο σίδηρος συνήθως δεν αναμειγνύονται.
Τώρα, σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές στο εργαστήριο του Kei Hirose, πλανητικού επιστήμονα στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, και οι συνάδελφοί τους διαπίστωσαν ότι στις θερμοκρασίες και τις πιέσεις που αναμένονται στον πυρήνα, τα δύο στοιχεία πράγματι αναμιγνύονται. Στην πραγματικότητα, ο στερεός σίδηρος σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση θα μπορούσε να περιέχει έως και 3,3% ήλιο, ανέφεραν οι ερευνητές στις 25 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Physical Review Letters.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν αυτή τη συμβατότητα θερμαίνοντας το σίδηρο και το ήλιο σε θερμοκρασία μεταξύ 727 έως 2.727 βαθμούς Κελσίου, ενώ συμπίεσαν τα στοιχεία με ένα αμόνι με διαμαντένια μύτη σε πίεση μεταξύ 50.000 και 550.000 φορές μεγαλύτερη από την πίεση στην επιφάνεια της Γης. Στη συνέχεια, αποσυμπίεσαν τα δείγματα υπό κρυογονικές θερμοκρασίες και μέτρησαν τις κρυσταλλικές δομές τους. Αυτή η μέθοδος πιθανώς απέτρεψε τη διαφυγή ηλίου κατά τη φάση της μέτρησης, ανέφερε ο Hirose σε δήλωσή του.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν κανονικό ήλιο-4 στα πειράματά τους, αλλά το ήλιο-3 θα συμπεριφερόταν πιθανότατα πολύ παρόμοια, δήλωσε ο Peter Olson, γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικού, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα αλλά μελετά τον πυρήνα της Γης. Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν ότι το ήλιο θα μπορούσε να παραμείνει κλειδωμένο στον στερεό εσωτερικό πυρήνα της Γης για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά προειδοποίησε ότι μόνο το 4% του πυρήνα είναι στερεό.
Αυτό είναι σημαντικό, επειδή δείχνει ότι το ήλιο είναι συμβατό με τη στερεά φάση του πυρήνα. Επειδή όμως ο πυρήνας σχεδόν σίγουρα σχηματίστηκε σε υγρή κατάσταση, πρέπει να γίνει περισσότερη δουλειά για να δείξουμε ότι η ίδια ερμηνεία μπορεί να εφαρμοστεί και στο υγρό μέρος.
Το να καταλάβουμε πώς το ήλιο-3 ενσωματώθηκε στον πυρήνα κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της Γης είναι πολύ σημαντικό για την κατανόηση του πότε σχηματίστηκε ο πλανήτης, δήλωσε ο Olson. Ελαφρά αέρια όπως το ήλιο παρέμειναν στο νεφέλωμα αερίου και σκόνης που σχημάτισε το Ηλιακό Σύστημα μόνο για μερικά εκατομμύρια χρόνια.
Είναι πολύ αμφισβητούμενο το πόσος χρόνος χρειάστηκε για να σχηματιστεί η Γη. Υπάρχουν άλλα στοιχεία που έχουν ερμηνευτεί και λένε ότι η Γη σχηματίστηκε πολύ αργά, απαιτώντας 100 εκατομμύρια χρόνια. Δεν θα υπήρχε πολύ ήλιο βαθιά μέσα στη Γη αν η Γη σχηματιζόταν τόσο αργά.
Με άλλα λόγια, αν οι επιστήμονες μπορέσουν να δείξουν ότι ο πυρήνας της Γης περιέχει πολύ ήλιο-3, αυτό θα υποδηλώνει έντονα ότι ο πλανήτης σχηματίστηκε γρήγορα, διευθετώντας μια μακροχρόνια συζήτηση σχετικά με τη γέννηση του Ηλιακού Συστήματος.
[via]
