Примордиальный гелий в ядре Земли

Исследования, проведённые учёными, указывают на возможность запертия примордиального гелия в ядре Земли, что может пролить свет на быстроту формирования планеты. Данные экспериментов опубликованы 25 февраля в журнале Physical Review Letters под руководством планетолога Кей Хиросе из Токийского университета.
Примордиальный гелий в ядре Земли
Изображение носит иллюстративный характер

Гелий-3, состоящий из двух протонов и одного нейтрона, возник в первичном облаке пыли и газа, из которого сформировалась Солнечная система. В отличие от него, гелий-4, содержащий два протона и два нейтрона, встречается в 700 000 раз чаще и формируется в результате радиоактивного распада.

Каждый год с океанических хребтов и вулканических очагов, где из магмы глубоких слоёв Земли поднимается материал, выделяется около 2 килограммов гелия-3, что свидетельствует о сохранении этого примордиального компонента на протяжении миллиардов лет.

Гипотеза предполагает, что первичный гелий мог оказаться запертым в ядре Земли, что позволило ему постепенно просачиваться на поверхность. Несмотря на то, что в ядре преобладает железо, традиционное мнение считало, что гелий и железо несовместимы, однако новая экспериментальная база ставит этот вопрос под сомнение.

Учёные провели серию экспериментов, в ходе которых железо и гелий нагревались до температур в диапазоне от 727 до 2727°C и сжимались алмазной наковальней до давлений, достигающих 50 000–550 000 атмосфер. Результаты показали, что при таких условиях твердое железо способно содержать до 3,3% гелия, подтверждая возможность его нахождения внутри ядра Земли.

Особое внимание уделялось методике: образцы, достигающие толщины примерно человеческого волоса, подвергались нагреву до 1000–3000 K и последующему снижению давления при криогенных температурах, что позволяло минимизировать утечку гелия во время измерений.

Хотя в экспериментах использовался гелий-4, геофизик Питер Олсон из Университета Нью-Мексико подчёркнуто отметил, что гелий-3, обладающий сходными физическими свойствами, ведёт себя аналогичным образом. При этом стоит учитывать, что лишь около 4% ядра Земли находится в твердом состоянии, а жидкая фаза требует дальнейших исследований.

Вопрос времени формирования Земли приобретает особую значимость, так как лёгкие газы в первоначальном газопылевом облаке присутствовали всего несколько миллионов лет. Обнаружение значительных запасов гелия-3 в ядре может свидетельствовать о быстром формировании планеты, что важно для разрешения давних споров о протяжённости данного процесса.

Дополнительные исследования, такие как работы, указывающие на изменение формы внутреннего ядра Земли, колебания ядра каждые 8,5 лет и модели быстрого роста «стартерной» Земли, дополняют общую картину динамики и эволюции планеты.


Новое на сайте

20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b] 20051[b]Зелёные камни в пещере Пиренеев: четыре тысячи лет медной металлургии[/b]
Ссылка