نشت هلیوم از هسته سیاره زمین

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از «ساینس الرت»، یک تیم از زمین‌شیمی‌دان‌ها (geochemists ) از موسسه اقیانوس شناسی «وودز هول» و موسسه فناوری کالیفرنیا، با استفاده از نتایج تحلیل قبلی جریان‌های گدازه‌ای اکنون بیش از همیشه اطمینان دارند که هلیوم گیر افتاده در هسته سیاره زمین در زمان شکل گیری این سیاره، اکنون در حال راه یافتن به سطح زمین است.

هلیوم از عناصری نیست که به آسانی با عناصر دیگر ترکیب شود. این گاز بسیار سبک و غیرواکنش‌پذیر است و نمی‌توان از پراکنده شدن آن از طریق صخره‌ها و وارد شدن آن به اتمسفر و فضا جلوگیری کرد.

این ویژگی موجب شده هلیوم به یک عنصر بسیار کمیاب روی سیاره زمین تبدیل شود. با این حال اینکه چه مقداری از این عنصر در اعماق زمین محبوس است، یکی از بزرگترین مجهولات در زمین‌شناسی است.

بعد از حدود ۴.۶ میلیارد سال از خروج گدازه‌ها، بخش زیادی از هلیومی که سیاره زمین در زمان شکل گیری خود بلعیده بود باید تاکنون خارج شده باشد. از این رو هرگونه رد و اثر نسبتا تازه‌ای از این گاز در سنگ‌های آتش‌فشانی باید از منبعی باشد که تا کنون هلیوم خود را به سطح زمین نفرستاده است یا از یک منبع و مخزن با نشت آهسته باشد.

گدازه‌های بازالتی (Basaltic ) در جزیره «بافین» کانادا حاوی یکی از بالاترین نسبت های هلیوم -۳ نسبت به ایزوتوپ سنگین‌تر هلیوم-۴ است. برای زمین‌شناسان، چنین ترکیبی حاکی از این است که حضور این گاز ناشی از آلودگی اتمسفر نیست، بلکه نشانه‌ای از یک منشاء عمیق‌تر و باستانی‌تر است.

چندین سال پیش، «فارست هورتون» زمین‌شیمی‌دان موسسه اقیانوس‌شناسی «وودز هول» در نمونه‌های الیوین (olivine) جمع‌آوری شده از میدان‌های گدازه‌ای «بافین»، نسبت هلیومی تا حد ۵۰ برابر سطح یافت شده اتمسفر پیدا کرد. این تراکم بالای هلیوم-۳ همچنین در گدازه‌های جمع‌آوری شده از «ایسلند» هم موجود بود.

هورتون و تیم تحقیقاتی او بدون منتفی دانستن احتمال یک رویداد تصادفی در این خصوص، به این فکر افتادند که ممکن است هر دو کانون یافت شده هلیوم خود را از یک منبع باستانی دریافت کرده باشند.

اکنون به نظر می‌رسد حدس و گمان آنها ممکن است درست باشد. تازه‌ترین تحلیل آنها از جمله مجموعه‌ای از الیوین جمع‌آوری شده از ده ها سایت سرپوشیده در سرتاسر «بافین» و جزایر پیرامونی آن موجب یافتن بالاترین نسبت هلیوم ۳ به هلیوم ۴ شده که تا کنون در صخره‌های آتش فشانی یافت شده و ۷۰ برابر مقدار یافت شده در اتمسفر است. اندازه‌گیری نسبت گاز نئون نیز با شرایط زمین در میلیاردها سال پیش مطابقت دارد.

ردگیری و دنبال کردن رد هلیوم و نئون تا هسته‌ زمین آن طور که در ابتدا ممکن است به نظر برسد، چشمگیر (wild) نباشد. شبیه‌سازی‌های انجام شده در باره ترمودینامک، فشار و ترکیبات داخل زمین حاکی از وجود چنین گازهایی است. هسته‌ مرکزی زمین که در پشت هزاران کیلومتر صخره‌های متراکم و داغ پنهان شده‌ است، بسیار غیر قابل دسترس است و تنها ابزار ما برای مطالعه آن، گوش دادن دقیق به چگونگی طنین زمین در زیر پوسته زمین است. اگر هسته زمین نشتی داشته باشد ممکن است دانشمندان یک راه دیگر برای مطالعه فرایندهای آن داشته باشند و چیزهای جدیدی درباره نحوه شکل گیری سیاراتی مانند زمین یاد بگیرند.