Как гелий раскроет историю появления Земли?

Исследование зарождения Земли — задача не менее сложная, чем изучение истории всей Вселенной. Путешествие к центру Земли так же сложно, как полет к звездам.

В новом исследовании ученым удалось обнаружить, что из ядра нашей планеты просачивается гелий-3, редкий изотоп газообразного гелия. Это открытие дополняет растущее число доказательств того, что Земля сформировалась внутри межгалактической туманности вместе с Солнцем — гипотеза, которая долгое время оставалась и остается предметом активных дебатов в научном сообществе.

Хотя гелий-3 обнаруживается в небольших количествах и на поверхности Земли, до сих пор исследователи не знали, откуда он берется в атмосфере и какое количество его изотопа вытекает из ядра Земли, а сколько из мантии, расположенной прямо под твердой корой.

Инновационное исследование позволило точно установить ядро как ключевой источник гелия-3 на Земле, проливая новый свет на происхождение этого редкого и крайне ценного изотопа. Хотя в некоторых природных химических реакциях тоже формируется гелий-3: к примеру, при распаде трития, основная его масса формируется в межгалактических туманностях.

Это клубящиеся облака газа и пыли, которые дали начало и нашей Солнечной системе. Так как гелий — один из первых газов, появившихся при формировании Вселенной, его история и распространение отслеживаются до момента Большого взрыва.

По мере роста планеты она накапливает остаточные материалы на поверхности. Так получается как бы срез происходивших на ней процессов в разные периоды ее формирования и развития.

Обнаружение высоких концентраций гелия-3 в ядре Земли дает возможность предположить, что наша планета формировалась в зарождающейся и активно развивающейся туманности, а не на ее окраине или в период упадка. Это новаторское исследование предлагает новое понимание формирования Солнечной системы и уникальных свойств нашей планеты.

Однако гелий-2 используется в основном для научных исследований. Возможно в будущем из него будут получать энергию в процессе ядерного синтеза. В промышленности и в быту чаще применяется другой изотоп: гелий-4. Он безопасен для человека и помогает выполнять множество важных работ.

Исследование, проведенное под руководством геофизика П. Олсона из Университета Нью-Мексико, показало, что ежегодно с Земли улетает около двух килограммов гелия-3, что по объему равно воздушному шару диаметром с большой письменный стол.

Примечательно, что в недрах Земли до сих пор сохранилось значительное количество этого изотопа. Это говорит, что наша планета все еще активно развивается и меняется.

В своем исследовании ученые пролили свет на поведение гелия в двух критических моментах эволюции Земли. Благодаря тщательному анализу изотопов они определили, что формирование планеты происходило в туманности рядом с Солнцем, где газ накапливался и в конечном итоге погрузиться глубоко в центр планеты.

Однако столкновение в другой планетов, произошедшее около четырех миллиардов лет назад, привело к тому, что большая часть изотопа гелия из мантии и ядра улетучилась. Но даже сегодня гелий продолжает вытекать из ядра с высокой скоростью.

Будущие исследования, направленные на поиск других газов, образующихся в туманности, могут дать ценные сведения и помочь нам лучше понять загадочную историю Земли.