Il nucleo della Terra potrebbe aver perso elio per milioni di anni

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Gli scienziati hanno scoperto una quantità sorprendente di una rara versione di elio, chiamata elio-3, nella roccia vulcanica dell’isola canadese di Baffin, supportando la teoria secondo cui il gas nobile sta fuggendo dal nucleo della Terra – e lo fa da migliaia di anni.

Il gruppo di ricerca ha scoperto anche l’elio 4 all’interno delle rocce.

Mentre l’elio-4 è comune sulla Terra, l’elio-3 può essere trovato più facilmente altrove nell’universo, motivo per cui gli scienziati sono rimasti sorpresi nello scoprire una quantità maggiore dell’elemento rispetto a quanto precedentemente riportato nelle rocce dell’isola di Baffin. Uno studio che descrive la scoperta è stato recentemente pubblicato sulla rivista natura.

“A livello fondamentale, nell’universo c’è meno 3He (elio-3) che 4He (elio-4)”, ha affermato l’autore principale dello studio Forrest Horton, scienziato associato presso il Dipartimento di Geologia e Geofisica della Woods Hole Oceanographic Institution. , in un’e-mail.

Horton ha aggiunto: “3È raro sulla Terra perché non viene prodotto o aggiunto al pianeta in grandi quantità e si perde nello spazio”. “Mentre la parte rocciosa della Terra si muove e si muove come l’acqua calda su un piano cottura, il materiale si solleva, si raffredda e affonda.
Durante la fase di raffreddamento, l’elio viene disperso nell’atmosfera e poi nello spazio.

La scoperta di elementi che fuoriescono dal nucleo della Terra potrebbe aiutare gli scienziati a svelare informazioni su come il nostro pianeta si è formato e si è evoluto nel tempo, e le nuove scoperte forniscono prove a sostegno di un’ipotesi esistente su come si è formato il nostro pianeta.

L’isola di Baffin, situata nel territorio del Nunavut, è l’isola più grande del Canada. È anche la quinta isola più grande del mondo.

Un elevato rapporto tra elio 3 ed elio 4 è stato scoperto per la prima volta nelle rocce vulcaniche dell’isola di Baffin da Solvi Lasse Evans nell’ambito dei suoi studi di dottorato sotto la supervisione dello scienziato Finley Stewart dell’Università di Edimburgo. I loro risultati sono stati pubblicati in Natura 2003.

La composizione di un pianeta è un riflesso degli elementi che lo compongono Ricerca precedente Si è scoperto che tracce di elio-3 fuoriuscite dal nucleo della Terra supportano la teoria popolare secondo cui il nostro pianeta ha avuto origine in una nebulosa solare – una nube di gas e polvere che probabilmente collassò a causa di un’onda d’urto proveniente da una supernova vicina – che conteneva l’elemento.

Horton e i suoi colleghi hanno fatto un ulteriore passo avanti quando lo hanno fatto Ha condotto ricerche sull’isola di Baffin nel 2018, studiano la lava eruttata milioni di anni fa quando la Groenlandia e il Nord America si separarono, lasciando il posto a un nuovo fondale marino. Volevano studiare le rocce che avrebbero potuto fornire informazioni sul contenuto del nucleo e del mantello della Terra, lo strato per lo più solido dell’interno della Terra sotto la sua superficie.

I ricercatori hanno viaggiato in elicottero per raggiungere il paesaggio remoto dell’isola, dove colate di lava formano imponenti scogliere, giganteschi iceberg fluttuano e gli orsi polari inseguono la costa. Le organizzazioni locali, tra cui la Qikiqtani Inuit Society e il Nunavut Research Institute, hanno fornito ai ricercatori accesso, consulenza e protezione dagli orsi, ha affermato Horton.

“Questa zona dell’isola di Baffin ha un significato speciale come terra sacra per le comunità locali e come finestra scientifica sulle profondità della Terra”, ha detto.

Le rocce artiche esaminate da Horton e dal suo team hanno rivelato misurazioni sorprendentemente più elevate di elio-3 ed elio-4 rispetto a quanto riportato da ricerche precedenti, e le misurazioni variavano tra i campioni raccolti.

“Molte lave sono piene di olivina verde brillante (nota anche come peridoto), quindi rompere pezzi freschi con un martello da roccia era emozionante come smontare un geode da bambino: ogni roccia era un tesoro da scoprire.” disse Ortone. “E che tesori scientifici si rivelano!”

Esiste un solo atomo di elio-3 per ogni milione di atomi di elio-4, ha detto Horton. Il team ha misurato circa 10 milioni di atomi di elio-3 per grammo di cristalli di olivina.

“Le nostre misurazioni di 3He/4He indicano che i gas, presumibilmente ereditati dalla nebulosa solare durante la formazione del sistema solare, sono meglio conservati sulla Terra di quanto si pensasse in precedenza”, ha affermato.

Ma come è finito l’elio-3 nelle rocce?

La risposta potrebbe iniziare con il Big Bang, che ha rilasciato anche un’abbondanza di idrogeno ed elio quando ha creato l’universo. Questi elementi sono stati incorporati nel tempo nella formazione delle galassie.

Gli scienziati ritengono che il nostro sistema solare si sia formato 4,5 miliardi di anni fa all’interno di una nebulosa solare. Quando la nube di polvere collassò in una supernova, il materiale risultante formò un disco rotante che alla fine diede origine al nostro Sole e ai pianeti, secondo NASA.

L’elio ereditato dalla nebulosa solare probabilmente rimase intrappolato nel nucleo della Terra durante la formazione del pianeta, rendendo il nucleo un deposito di gas nobili. Quando l’elio-3 fuoriuscì dal nucleo, salì in superficie attraverso il mantello in pennacchi di magma che alla fine eruttarono sull’isola di Baffin.

“Durante l’eruzione, la stragrande maggioranza dei gas presenti nel magma è fuggita nell’atmosfera”, ha detto Horton. “Solo i cristalli di olivina cresciuti prima dell’eruzione catturarono l’elio e lo trattennero dalle profondità della Terra”.

Una nuova ricerca supporta l’idea che l’elio-3 stia fuoriuscendo dall’interno della Terra da qualche tempo, ma i ricercatori non sono esattamente sicuri di quando sia iniziato questo processo.

“La lava ha circa 60 milioni di anni e probabilmente ci sono voluti decine di milioni di anni perché il pennacchio del mantello si sollevasse”, ha detto Horton. “Quindi, l’elio che abbiamo misurato in queste rocce potrebbe essere fuoriuscito dal nucleo 100 milioni di anni fa o forse molto prima”.

Ha detto che la perdita di elio dal suolo non influisce sul nostro pianeta né ha effetti negativi. Il gas nobile non reagisce chimicamente con la materia, quindi non avrà alcun impatto sull’umanità o sull’ambiente.

Successivamente, il gruppo di ricerca vuole verificare se il nucleo è un deposito di altri elementi leggeri, il che potrebbe spiegare perché il nucleo esterno della Terra è meno denso del previsto.

“Il nucleo è un importante deposito di elementi come carbonio e idrogeno, che sono estremamente importanti in termini di abitabilità planetaria? Se sì, i flussi di questi elementi dal nucleo nel corso della storia (della Terra) hanno influenzato l’evoluzione planetaria? “Sono entusiasta di sapere indagare”, ha detto Horton. Legami tra l’elio e altri elementi leggeri.” “Forse l’elio potrebbe essere usato per tracciare altri elementi attraverso il confine nucleo-mantello.”