Prvotní helium od začátku sluneční soustava Může být uvíznut uvnitř pevného jádra Země, naznačuje nový výzkum. Zjištění by mohla mít důsledky pro dlouhodobou debatu o tom, jak rychle se naše planeta vytvořila.
Tato vzácná forma helia se nazývá helium-3, protože má ve svém jádru dva protony a jeden neutron. Normální helium, které je 700 000krát častější než helium-3, se nazývá helium-4, protože má dva protony a dva neutrony. Zatímco helium-4 je běžným produktem rozpadu radioaktivních prvků, helium-3 pochází téměř z počátečního oblaku prachu a plynu, který vytvořil sluneční soustava.
Bylo známo, že tento prvotní prvek již existuje uvnitř Země. Každý rok uniká asi 4,4 libry (2 kilogramy) helia-3 z hřebenů středního oceánu, kde se kůra rozpadne a z sopečných hotspotů, které klepnou magma z hlubokého pláště. Ale přesně to, jak to zůstalo uvnitř planety po miliardy let, je přetrvávající tajemství.
Helium je velmi lehký plyn a většina těkavých plynů už dávno unikla plášti Obří dopad, který vytvořil měsíc nebo se chvěla na povrch neúprosnými pohyby deska tektonika.
Vědci teoretizovali, že možná je toto prvotní helium uzamčený v jádru Zeměkde by to zůstalo bezpečné před velkými poruchami a úniku na povrch jen velmi pomalu. Ale jádro je většinou železo a helium a železo se obvykle nemíchají.
Nyní, v nové studii, vědci v laboratoři Nachází se v PiroosePlanetární vědec na Tokijské univerzitě a jejich kolegové zjistili, že při teplotách a tlacích očekávaných v jádru se oba prvky skutečně mísí. Ve skutečnosti by pevné železo při vysoké teplotě a tlaku mohlo obsahovat až 3,3% helia, uvedli vědci 25. února v deníku Fyzikální kontrolní dopisy.
Vědci zjistili tuto kompatibilitu zahříváním železa a helia na 1 340 až 4 940 stupňů Fahrenheita (727 až 2 727 stupňů Celsia, nebo 1 000 až 3 000 Kelvins) a zároveň stlačila prvky s diamantovou kovatou vanou mezi 50 000 a 550 000 vyššími tlak na zemskou plochu. Poté depresurizovali vzorky za kryogenních teplot a změřili jejich krystalické struktury. Tato metoda pravděpodobně zabránila úniku helia během fáze měření, řekl Hirose v a prohlášení.
Vědci použili ve svých experimentech normální helium-4, ale helium-3 by se pravděpodobně choval velmi podobně, řekl Peter OlsonGeofyzik na University of New Mexico, který se nezúčastnil studie, ale studuje jádro Země. Zjištění potvrzují, že Helium může zůstat zamčené v pevném vnitřním jádru Země po dlouhou dobu, řekl Olson Live Science, ale varoval, že pouze 4% jádra je pevné.
„To je významné, protože ukazuje, že helium je kompatibilní s pevnou fází jádra,“ řekl Olson. „Ale protože jádro se téměř jistě vytvořilo v kapalném stavu, je třeba udělat více práce, aby se ukázalo, že stejná interpretace lze aplikovat na kapalnou část.“
Zjistit, jak se Helium-3 začlenil do jádra během tvorby Země, je velmi důležité pro pochopení, když se planeta vytvořila, řekl Olson. Lehké plyny jako Helium visely v mlhovině plynu a prach, která tvořila sluneční soustavu jen několik milionů let.
„Je velmi diskutováno o tom, jak dlouho trvalo tvorbě Země,“ řekl Olson. „Existují i jiné důkazy, které byly interpretovány tak, aby říkaly, že se Země vytvořila velmi pomalu, vyžadovala 100 milionů let. Na Zemi byste se moc helium nedostali, kdyby se země vytvořila pomalu.“
Jinými slovy, pokud vědci mohou ukázat, že jádro Země obsahuje mnoho helia-3, silně naznačuje, že se planeta rychle vytvořila a vyřešila dlouhodobou debatu o narození sluneční soustavy.
