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.
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.
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.
