Primordialt helium fra milliarder af år siden ser ud til at lække ud af jordens kerne

Gammelt, primordialt helium, der blev smedet i kølvandet på Stort brag lækker fra Jordens kerne, rapporterer videnskabsmænd i en ny undersøgelse.

Der er ingen grund til alarm. Jorden tømmes ikke som en trist ballon. Hvad det betyder, er, at Jorden blev dannet inde i en soltåge – den molekylære sky, der fødte Solen, en detalje om vores planets fødsel, som længe har været uafklaret.

Det tyder også på, at andre urgasser kan siver fra Jordens kerne ind i kappen, hvilket igen kan give information om soltågens sammensætning.

Helium på Jorden findes i to stabile isotoper. Langt den mest almindelige er helium-4, med en kerne, der indeholder to protoner og to neutroner. Helium-4 tegner sig for omkring 99,99986 procent af alt helium på vores planet.

Den anden stabile isotop, der tegner sig for kun omkring 0,000137 procent af Jordens helium, er helium-3, med to protoner og en neutron.

Helium-4 er primært produktet af det radioaktive henfald af uran og thorium, lavet lige her på Jorden. Derimod er Helium-3 for det meste primordial, dannet i øjeblikke efter Big Bang, men det kan også produceres ved det radioaktive henfald af tritium.

Det er Helium-3-isotopen, der er blevet opdaget, der siver ud af Jordens indre, for det meste langs det vulkanske rygsystem i midten af ​​havet, hvilket giver os en ret god indikation af den hastighed, hvormed den undslipper skorpen.

Denne hastighed er omkring 2.000 gram (4,4 pund) om året: 'omtrent nok til at fylde en ballon på størrelse med dit skrivebord,' forklarer geofysiker Peter Olson fra University of New Mexico.

'Det er et vidunder af naturen og et fingerpeg om Jordens historie, at der stadig er en betydelig mængde af denne isotop i Jordens indre.'

Hvad der er mindre klart er herkomsten; hvor meget af helium-3 der kan komme ud af kernen, kontra hvor meget der er i kappen.

Dette ville fortælle os kilden til isotopen. Da Jorden blev dannet, gjorde den det ved at akkumulere materiale fra støvet og gassen, der svævede omkring den nyfødte Sol.

Den eneste måde, hvorpå betydelige mængder helium-3 kunne være inde i planetkernen, er, hvis den blev dannet i en blomstrende tåge. Det betyder, ikke i udkanten, og ikke da det spredes og blæste væk.

Olson og hans kollega, geokemikeren Zachary Sharp fra University of New Mexico, undersøgte ved at modellere Jordens beholdning af helium, som det udviklede sig. For det første, da den blev dannet, en proces, hvorunder protoplaneten akkumulerede og inkorporerede helium; og derefter efterStor indflydelse.

Dette, mener astronomer, er, når et objekt på størrelse med Mars smækkede ind i en meget ung jord, og sendte affald, der fløj ind i jordens kredsløb, og til sidst rekombinerede til dannelse månen .

Under denne begivenhed, som ville have smeltet kappen igen, ville meget af heliumet, der var låst inde i kappen, være gået tabt. Kernen er dog mere modstandsdygtig over for stød, hvilket tyder på, at det kunne være et ganske effektivt reservoir til at holde på helium-3.

Det er faktisk, hvad forskerne fandt. Ved at bruge den aktuelle hastighed, hvormed helium-3 lækker fra det indre, såvel som modeller for heliumisotopadfærd, fandt Olson og Sharp, at der sandsynligvis er 10 teragrammer (10¹³gram) til et petagram (10^femtengram) helium-3 i vores planets kerne.

Dette tyder på, at planeten skulle være dannet inde i en blomstrende soltåge. Der er dog flere usikkerheder. Sandsynligheden for, at alle betingelserne for sekvestrering af helium-3 i Jordens kerne er opfyldt, er moderat lav – hvilket betyder, at der kan være mindre af isotopen, end holdets arbejde antyder.

Det er dog muligt, at der også er rigeligt med primordial brint i vores planets kerne, fanget i den samme proces, som kan have akkumuleret helium-3. At lede efter beviser for brintlækage kan hjælpe med at validere resultaterne, siger forskerne.

Forskningen er publiceret i Geokemi, Geofysik, Geosystemer .