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

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка