Najnowsze odkrycie dotyczące jednego z najlżejszych pierwiastków może zmienić nasze postrzeganie chemii wnętrza Ziemi. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego wykazali, że hel może łączyć się z żelazem pod ekstremalnym ciśnieniem, co sugeruje, że ogromne ilości tego pierwiastka mogą być uwięzione w jądrze naszej planety od miliardów lat.
Na Ziemi występują dwa stabilne izotopy helu: hel-4, który powstaje w wyniku rozpadu promieniotwórczego, oraz hel-3, który jest pierwiastkiem pierwotnym, obecnym we Wszechświecie od Wielkiego Wybuchu. Ślady helu-3 wykrywane w gazach wulkanicznych sugerowały, że pochodzi on z głębokich warstw planety, jednak dotąd sądzono, że został uwięziony w płaszczu Ziemi. Nowe badania sugerują, że jego rzeczywiste źródło może znajdować się jeszcze głębiej – w jądrze Ziemi.
Zespół naukowców pod kierunkiem Harukiego Takezawy przeprowadził eksperymenty, w których sprasowano żelazo i hel w warunkach odpowiadających głębokiemu wnętrzu planety. Nacisk rzędu 55 gigapaskali (550 000 razy większy od ciśnienia atmosferycznego) oraz temperatura przekraczająca 2700 K pozwoliły na utworzenie nowego związku – helidu żelaza. Okazało się, że ilość helu w tym materiale była aż 5000 razy większa niż wcześniej sądzono.
Hel jest zazwyczaj chemicznie obojętny i nie łączy się z innymi pierwiastkami w standardowych warunkach. Jednak wyniki eksperymentów pokazują, że pod ekstremalnym ciśnieniem może on wiązać się z żelazem, co oznacza, że pierwotny hel mógł zostać uwięziony w jądrze Ziemi podczas jej formowania.
Nowe odkrycie może również dostarczyć wyjaśnienia dla źródła helu-3 w gazach wulkanicznych. Do tej pory zakładano, że jego ślady pochodzą z płaszcza Ziemi, ale jeśli znajduje się on w jądrze, oznacza to, że istnieją procesy transportujące go ku powierzchni.
Ponadto wyniki badań sugerują, że inne pierwiastki pierwotne, takie jak wodór, również mogły być uwięzione w jądrze. To może mieć kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak formowała się Ziemia oraz jak powstały na niej pierwsze zasoby wody.
W przyszłości naukowcy planują dalsze eksperymenty, aby potwierdzić te wnioski i określić, jak hel i inne pierwiastki pierwotne wpływały na ewolucję geochemiczną naszej planety.
Źródło: Science Alert
