Heli cổ nguyên thủy hình thành sau vụ nổ lớn Rò rỉ từ lõi Trái đất, các nhà khoa học báo cáo trong một nghiên cứu mới.

Không có lý do để lo lắng. Trái đất không xì hơi như quả bóng buồn. Điều đó có nghĩa là Trái đất hình thành bên trong tinh vân Mặt trời – đám mây phân tử đã sinh ra Mặt trời, chi tiết về sự ra đời của hành tinh chúng ta từ lâu vẫn chưa được giải đáp.

Nó cũng gợi ý rằng các khí nguyên sinh khác có thể thấm từ lõi Trái đất vào lớp phủ, do đó có thể cung cấp thông tin về sự hình thành của tinh vân Mặt trời.

Trên Trái đất, heli có hai đồng vị ổn định. Phổ biến nhất là heli-4, với hạt nhân chứa hai proton và hai neutron. Helium-4 chiếm 99,99986% tổng lượng heli trên hành tinh của chúng ta.

Đồng vị ổn định khác, đại diện cho khoảng 0,000137% helium của Trái đất, là helium-3, với hai proton và một neutron.

Helium-4 về cơ bản là sản phẩm của sự phân rã phóng xạ của uranium và thorium, được tạo ra ở đây trên Trái đất. Ngược lại, heli-3 chủ yếu là nguyên thủy và được hình thành trong những khoảnh khắc sau Vụ nổ lớn, nhưng cũng có thể được tạo ra bởi sự phân rã phóng xạ của triti.

Đó là đồng vị của heli-3 đã được phát hiện thấm ra từ bên trong Trái đất, chủ yếu dọc theo hệ thống sườn núi lửa giữa đại dương, cho chúng ta một dấu hiệu tốt về tốc độ thoát ra khỏi lớp vỏ của Trái đất.

Tỷ lệ đó là khoảng 2.000 gram (4,4 pound) mỗi năm: “đủ để lấp đầy một quả bóng có kích thước bằng bàn làm việc của bạn” Nhà địa vật lý Peter Olson giải thích từ Đại học New Mexico.

“Đó là một trong những kỳ quan của thiên nhiên, và là hướng dẫn cho lịch sử Trái đất, rằng vẫn còn rất nhiều đồng vị này trong lòng đất.”

Những gì ít rõ ràng hơn là nguồn. Bao nhiêu helium-3 có thể thoát ra khỏi lõi, so với bao nhiêu trong lớp vỏ.

Điều này sẽ cho chúng ta biết về nguồn của đồng vị. Khi Trái đất hình thành, nó đã làm như vậy bằng cách tích tụ vật chất từ ​​bụi và khí trôi nổi xung quanh mặt trời non trẻ.

Cách duy nhất một lượng lớn helium-3 có thể tồn tại trong lõi của các hành tinh là nếu nó hình thành trong một tinh vân đang phát triển mạnh. Điều đó có nghĩa là, không phải ở cạnh của nó, cũng không phải khi nó tan biến và bùng nổ.

Olson và đồng nghiệp của ông, nhà địa hóa học Zachary Sharp của Đại học New Mexico, đã điều tra bằng cách mô hình hóa lượng helium của Trái đất khi nó phát triển. đầu tiên, trong quá trình hình thành của nó, một quá trình trong đó tiền hành tinh tích lũy và hợp nhất helium; Sau đó, sau khi hiệu quả tuyệt vời.

Các nhà thiên văn học tin rằng điều này xảy ra khi một vật thể có kích thước bằng Sao Hoả Nó va chạm với một Trái đất rất nhỏ, khiến các mảnh vỡ bay vào quỹ đạo của Trái đất, và cuối cùng lại hình thành. mặt trăng.

Trong sự kiện này, có thể sẽ làm lại lớp phủ, phần lớn khí heli bị mắc kẹt bên trong lớp phủ đã bị mất. Tuy nhiên, lõi có khả năng chống va đập tốt hơn, cho thấy rằng nó có thể là một thùng chứa heli-3 hoàn toàn hiệu quả.

Trên thực tế, đây là những gì các nhà nghiên cứu đã tìm thấy. Sử dụng tốc độ hiện tại mà helium-3 đang rò rỉ bên trong, cũng như các mô hình về hành vi đồng vị của helium, Olson và Sharpe nhận thấy rằng có khả năng là 10 Tg (10)¹³ gam) sang gam (10^{Ngày 15} gam) của heli-3 trong lõi của hành tinh chúng ta.

Điều này cho thấy rằng hành tinh này hẳn đã hình thành bên trong một tinh vân mặt trời đang phát triển mạnh. Tuy nhiên, nhiều nghi vấn vẫn còn. Xác suất đáp ứng tất cả các điều kiện để cô lập helium-3 trong lõi Trái đất là khá thấp – có nghĩa là có thể có ít đồng vị hơn so với nghiên cứu của nhóm nghiên cứu.

Tuy nhiên, có khả năng cũng có thể có một lượng dồi dào hydro nguyên thủy trong lõi hành tinh của chúng ta, được thu giữ trong cùng một quá trình có thể đã tích tụ heli-3. Các nhà nghiên cứu cho biết việc tìm kiếm bằng chứng về sự rò rỉ hydro có thể giúp xác thực các phát hiện. .

Tìm kiếm đã được xuất bản trong Hệ thống địa hóa, địa vật lý và địa chất.