Скрывается ли первичный гелий в ядре Земли?

Исследование, опубликованное в Physical Review Letters 25 февраля, демонстрирует возможность существования уникального соединения железа с гелием, что может указывать на наличие первичного гелия в недрах планеты.
Скрывается ли первичный гелий в ядре Земли?
Изображение носит иллюстративный характер

Гелий является одним из самых неактивных элементов и типичным представителем благородных газов. При нормальных условиях он не склонен к образованию химических связей, так как неохотно отдает или принимает электроны. Однако при экстремально высоких давлениях и температурах его поведение значительно меняется.

Группа ученых во главе с физиком Кей Хиросе из Токийского университета провела эксперимент с использованием алмазных наковален. В эксперименте применялись железо и гелий при давлениях свыше 50 000 атмосфер и температурах выше 1 000 °C, что привело к формированию кристаллов, объем которых оказался больше, чем у чистого железа при тех же условиях. Увеличение объема объясняется размещением гелиевых ионов в интерстициальных пространствах между атомами железа.

Гелий не образует прямых химических связей с железом, поскольку не склонен к совместному использованию электронов. Вместо этого он интегрируется в кристаллическую решетку, реализуя принцип «химии без химических связей». Как отметил химик Стефано Рачиоппи из Университета штата Нью-Йорк в Буффало: «Гелий очень счастлив так, как есть. Он не хочет делиться электронами».

Геологические данные свидетельствуют о том, что подавляющее большинство гелия появляется в результате радиоактивного распада, тогда как первичный гелий, содержащий один нейтрон, был создан вскоре после Большого взрыва и интегрирован в Землю в период ее формирования. Океанские вулканические извержения выделяют гелий такого типа, что указывает на существование глубокого резервуара первичного гелия.

Кей Хиросе подчеркнул: «Распределение гелия между магмой, силикатным расплавом и металлическим железом имеет решающее значение». Стабильность гелия в железе по сравнению с силикатами определит, где именно в недрах Земли будет преимущественно накапливаться этот элемент.

Компьютерный физик Рональд Коэн из Карнеги Института науки в Вашингтоне отметил: «Я бы не сказал, что это доказательство наличия гелия в ядре Земли, но это дает основание предположить такую возможность». Химик Маошенг Миао из Калифорнийского государственного университета в Нортридже поставил вопрос, уникально ли поведение гелия для железа или подобная интеграция возможна и с другими переходными металлами, что может открыть «химию, о которой мы не догадывались».

Полученные результаты расширяют представления о химии благородных газов и ставят под вопрос традиционные представления о поведении гелия в экстремальных условиях. Эти данные могут стать основой для переосмысления геофизических процессов, связанных с внутренним составом Земли, и стимулировать дальнейшие исследования в фундаментальной химии.


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