يبدو أن الهيليوم البدائي منذ مليارات السنين يهرب من نواة الأرض

الهليوم القديم والبدائي الذي تم تشكيله نتيجة لـ الانفجار العظيم يتسرب من نواة الأرض ، حسبما أفاد العلماء في دراسة جديدة.

لا داعي للقلق. الأرض لا تنكمش مثل البالون الحزين. هذا يعني أن الأرض تشكلت داخل سديم شمسي – السحابة الجزيئية التي أدت إلى ظهور الشمس ، وهي تفاصيل حول ولادة كوكبنا ظلت لفترة طويلة دون حل.

كما يشير إلى أن الغازات البدائية الأخرى قد تتسرب من لب الأرض إلى الوشاح ، والتي بدورها يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لتكوين السديم الشمسي.

يأتي الهيليوم على الأرض في شكل نظيرين مستقرين. الأكثر شيوعًا هو الهليوم -4 ، مع نواة تحتوي على بروتونين واثنين من النيوترونات. يشكل الهيليوم 4 حوالي 99.99986٪ من كل الهيليوم على كوكبنا.

والنظير المستقر الآخر ، الذي يمثل حوالي 0.000137٪ من الهليوم الأرضي ، هو الهليوم -3 ، مع بروتونين ونيوترون واحد.

الهليوم -4 هو في الأساس نتاج الاضمحلال الإشعاعي لليورانيوم والثوريوم ، المصنوع هنا على الأرض. في المقابل ، يعتبر الهيليوم 3 بدائيًا بشكل أساسي ، ويتشكل في لحظات ما بعد الانفجار العظيم ، ولكن يمكن أيضًا إنتاجه عن طريق الاضمحلال الإشعاعي للتريتيوم.

إنه نظير هيليوم 3 الذي تم اكتشافه وهو يهرب من باطن الأرض ، غالبًا على طول نظام التلال البركانية في منتصف المحيط ، وهو ما يعطينا مؤشرًا جيدًا على مدى سرعة هروبه من القشرة الأرضية.

يبلغ هذا المعدل حوالي 2000 جرام (4.4 رطل) سنويًا: “بما يكفي لملء بالون بحجم مكتبك”. يقول الجيوفيزيائي بيتر أولسون من جامعة نيو مكسيكو.

“إنها إحدى عجائب الطبيعة ، ودليل على تاريخ الأرض ، أنه لا يزال هناك قدر كبير من هذا النظير داخل الأرض.”

ما هو أقل وضوحا هو المصدر. ما مقدار الهليوم 3 الذي يمكن أن يخرج من القلب ، مقابل الكمية الموجودة في الوشاح.

هذا من شأنه أن يخبرنا عن مصدر النظير. عندما تشكلت الأرض ، قامت بذلك عن طريق تراكم المواد من الغبار والغاز العائم حول الشمس الوليدة.

الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تدخل بها كميات كبيرة من الهليوم -3 داخل نواة الكواكب هي إذا تشكل في سديم مزدهر. هذا يعني ، ليس في محيطها ، وليس كما أنها تبددت وانفجرت.

درس أولسون وزميله ، عالم الكيمياء الجيولوجية زاكاري شارب من جامعة نيو مكسيكو ، من خلال نمذجة مخزون الهيليوم على الأرض أثناء تطوره. أولاً ، أثناء تكوينه ، عملية تراكم خلالها الكوكب الأولي ودمج الهيليوم ؛ ثم بعد الأثر العظيم.

يعتقد علماء الفلك ، عندما يكون جسم بحجم المريخ ضرب كوكبًا صغيرًا جدًا ، مرسلاً حطامًا متطايرًا إلى مدار الأرض ، ثم عاد في النهاية ليتشكل القمر.

خلال هذا الحدث ، الذي كان سيعيد صهر الوشاح ، فقد جزء كبير من الهيليوم المحبوس داخل الوشاح. ومع ذلك ، فإن اللب أكثر مقاومة للتأثيرات ، مما يشير إلى أنه يمكن أن يكون خزانًا فعالًا تمامًا لاحتجاز الهليوم 3.

في الحقيقة ، هذا ما وجده الباحثون. باستخدام المعدل الحالي الذي يتسرب به الهليوم 3 من الداخل ، بالإضافة إلى نماذج سلوك نظائر الهيليوم ، وجد أولسون وشارب أنه ربما يوجد 10 تيراغرام (10)¹³ غرام) إلى بيتغرام (10¹⁵ غرام) من الهليوم -3 في قلب كوكبنا.

يشير هذا إلى أن الكوكب يجب أن يكون قد تشكل داخل سديم شمسي مزدهر. ومع ذلك ، لا تزال هناك العديد من الشكوك. احتمالية استيفاء جميع الشروط لعزل الهيليوم 3 في قلب الأرض منخفضة إلى حد ما ، مما يعني أنه قد يكون هناك عدد أقل من النظائر مما يوحي به عمل الفريق.

ومع ذلك ، من الممكن أن يكون هناك أيضًا كميات وفيرة من الهيدروجين البدائي في قلب كوكبنا ، والتي تم التقاطها في نفس العملية التي ربما تكون قد تراكمت فيها الهيليوم -3. يقول الباحثون إن البحث عن دليل على تسرب الهيدروجين يمكن أن يساعد في التحقق من صحة النتائج.

تم نشر البحث في الجيوكيمياء والجيوفيزياء والأنظمة الجيولوجية.