به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینسدلیلی، نتایج یک مطالعه تازه از پژوهشگران دانشگاه توکیو نشان میدهد ایزوتوپ نادر هلیوم -۳ که قدمتی به اندازه منظومه شمسی دارد، بهاحتمالزیاد در هسته زمین به دام افتاده و بهتدریج به سطح سیاره نشت میکند.
هلیوم -۳، که تنها دو پروتون و یک نوترون دارد، برخلاف هلیوم -۴ حاصل از واپاشی عناصر رادیواکتیو، منشأ کیهانی داشته و از نخستین مراحل شکلگیری منظومه شمسی باقی مانده است. هر سال حدود دو کیلوگرم از این گاز نادر از طریق پشتههای میاناقیانوسی و نقاط داغ آتشفشانی به سطح زمین میرسد، اما سازوکار حفظ آن در اعماق سیاره بهمدت میلیاردها سال، همواره از رازهای ناشناخته زمینشناسی به شمار میرفت.
بر اساس این تحقیق جدید، هلیوم در دما و فشارهای بسیار بالا، مشابه شرایط هسته زمین، میتواند در ساختار آهن جامد حل شود. آزمایشها نشان دادهاند که آهن میتواند تا ۳.۳ درصد هلیوم را درون خود نگه دارد. این یافته میتواند تبیینکننده چگونگی نگهداری هلیوم -۳ اولیه در هسته زمین باشد؛ ایزوتوپی که اکنون به آرامی از درون سیاره نشت میکند.
تیم پژوهشی نمونههایی از آهن و هلیوم را تحت شرایطی مشابه هسته زمین مورد بررسی قرار داد، آنها این ترکیب را تا دمای ۲۷۲۷ درجه سانتیگراد حرارت دادند و با استفاده از فناوری سنبه الماسی، فشاری معادل ۵۵۰ گیگاپاسکال برابر با ۵۵۰ هزار برابر فشار سطح زمین به آن اعمال کردند. پس از تثبیت شرایط، نمونهها به دماهای فوقسرد رسانده شدند تا ساختار بلوری آنها تحلیل شود. این روش، مانع از فرار گاز هلیوم در طول فرایند آزمایش شد.
پیتر اولسون، زمینشناس دانشگاه نیومکزیکو، در تأیید این یافتهها میگوید: «این تحقیق نشان میدهد هلیوم با فاز جامد هسته زمین سازگاری دارد.» با این حال، او خاطرنشان میکند که تنها حدود چهار درصد از هسته زمین در حالت جامد است و بخش عمده آن در گذشته و بهاحتمالزیاد هنوز هم بهصورت مایع وجود دارد. بنابراین، به گفته او، مطالعات بیشتری درباره رفتار هلیوم در فاز مایع مورد نیاز است.
اهمیت این کشف فراتر از زمینشناسی است، اگر مقدار قابلتوجهی از هلیوم -۳ در هسته زمین وجود داشته باشد، این موضوع میتواند دلالت بر شکلگیری بسیار سریع زمین در اوایل عمر منظومه شمسی داشته باشد، از آنجا که این ایزوتوپ تنها طی چند میلیون سال اول پس از تشکیل منظومه شمسی در ابر گازی باقی میماند، بقای آن در هسته زمین نشان میدهد زمین ممکن است تنها در چند میلیون سال پس از انفجار خورشید اولیه بهوجود آمده باشد؛ نظریهای که میتواند به یکی از مناقشههای دیرینه درباره زمانبندی شکلگیری سیارات پایان دهد.
نظر شما