НОВОСТИ / РОССИЯГаз из самых ранних дней существования Солнечной системы может скрываться под нашими ногами.
Недавнее открытие говорит о том, что гелий-3, редкий и первобытный изотоп, может быть заперт в ядре Земли. Если эта гипотеза подтвердится, она может изменить наше понимание формирования Земли и Солнечной системы.
Гелий-3 — редкая форма гелия, ядро которого содержит 2 протона и 1 нейтрон. В отличие от более распространенного гелия-4, который образуется в основном при распаде радиоактивных элементов, гелий-3 поступает практически исключительно из первобытного облака газа и пыли, из которого возникла наша Солнечная система.
Таким образом, он является прямым следом первых моментов существования Вселенной, задолго до формирования планет и Солнца.
Из-за своей легкости гелий-3 — летучий газ, который постепенно исчезал с поверхности Земли на протяжении веков. А что же в глубинах нашей планеты?
Ежегодно около двух килограммов гелия-3 улетучивается из срединно-океанических хребтов и вулканических горячих точек, где земная кора разрывается и высвобождает магму из глубинной мантии.
Если этот газ действительно присутствует на поверхности, остается 1 вопрос: почему небольшое количество гелия-3, невзирая на свою легкость, остается запертым в глубинах Земли на протяжении миллиардов лет?
Для объяснения этого явления было выдвинуто несколько гипотез, но ни одна из них не получила окончательного подтверждения.
Одна из самых интригующих гипотез предполагает, что гелий-3 может быть заперт в ядре Земли.
Хотя оно состоит в основном из железа, вполне возможно, что этот первородный газ остался там, защищенный от геологических возмущений и явлений, которые могли бы вывести его на поверхность.
Однако остается одно серьезное препятствие: гелий и железо нелегко смешиваются, что усложняет идею о том, что гелий-3 может быть захвачен в этой глубокой области планеты.
В исследовании, обнародованном недавно в журнале Physical Review Letters, ученые под руководством Кеи Хиросе, планетарного ученого из Токийского университета, дали неожиданный ответ на этот вопрос.
Подвергнув образцы железа и гелия экстремальным температурам (от 727 до 2727 °C) и давлению, превышающему атмосферное в 550 000 раз, они обнаружили, что гелий действительно может смешиваться с железом в таких экстремальных условиях, как в ядре Земли.
Результаты показали, что твердое железо при высокой температуре и давлении может содержать до 3,3% гелия. Хотя исследователи использовали в своих экспериментах гелий-4, можно предположить, что гелий-3, первобытный изотоп, вел бы себя в этих условиях аналогичным образом.
Таким образом, это открытие открывает увлекательный путь к пониманию того, как гелий-3, столь ценный элемент, мог оставаться запертым в ядре Земли в течение миллиардов лет.