Новые доказательства утечки земного ядра на Баффиновом острове, Канада

ДЖАКАРТА, КОМПАС — Объединенная группа, состоящая из ряда геохимиков, подтвердила высокие уровни гелия-3 в горных породах на острове Баффинова острова Арктического архипелага, Канада. Открытие древнего изотопа гелия-3, который образовался на этапе формирования планеты и хранился в ядре Земли, дает новые доказательства предполагаемых утечек изнутри.

Об этом новом свидетельстве утечки из ядра Земли сообщили исследователи из Океанографического института Вудс-Хоул и Калифорнийского технологического института в ведущем журнале. Природа в среду, 18 октября 2023 г.

Предыдущие исследования обнаружили элемент гелий-3 в потоках лавы на Баффиновом острове, что намекало на возможную утечку в ядре Земли. Это потому, что это древний изотоп, этот изотоп обычно встречался в то время, когда Земля формировалась, и был заперт в ядре Земли.

Однако в силу своей природы гелий-3, достигнув поверхности, сразу же выбрасывается в атмосферу и исчезает в космосе. Итак, гелий-3 встречается редко. Если его обнаружили на поверхности, то, скорее всего, он выбрался из ядра.

Также читайте: Ядро Земли начинает вращаться в противоположном направлении

Чтобы дополнительно изучить возможность утечки в ядре Земли, исследовательская группа отправилась на Баффинов остров и начала тестирование нескольких потоков лавы. Они обнаружили гораздо более высокие уровни гелия-3, чем наблюдалось в предыдущих исследованиях — выше, чем где-либо еще на Земле.

Они также обнаружили высокое соотношение гелия-3 к гелию-4 (общий изотоп) — самое высокое, когда-либо измеренное в земных породах. Высокое соотношение, по мнению исследователей, является еще одним фактором, указывающим на утечку гелия-3 из ядра.

Они обнаружили гораздо более высокие уровни гелия-3, чем наблюдалось в предыдущих исследованиях — выше, чем где-либо еще на Земле.

Исследовательская группа отмечает, что обнаружение высокого уровня гелия-3 на Земле — это большое дело. Потому что, если будет доказано, что материал действительно вытекает из ядра, это даст ученым возможность изучить материал ядра, чего раньше никогда не делалось. Это может рассказать об атомном ядре больше, чем считалось ранее. Они отмечают, что если гелий-3 возникает из ядра, то и другие окружающие его материалы также должны это делать, что является еще одним физическим примером материала ядра.

Теория утечек

Ранее два учёных-геолога, один из Принстонского университета, а другой из Института геохимии Гуанчжоу, разработали теорию, объясняющую, как гелий-3 просачивается из ядра Земли в мантию. В своем исследовании, о котором сообщалось в журнале Природа В мае 2023 года Цзе Дэн и Чжисюэ Ду использовали расчеты из первых принципов, чтобы показать, что гелий-3 может вводить оксид магния на границе ядра и мантии, позволяя ему проникать в мантию.

Гелий-3, изотоп гелия с одним нейтроном в ядре вместо обычных двух, крайне редко встречается на поверхности Земли. Однако недавние исследования показывают, что его можно найти в вулканических породах на морском дне. Эти результаты позволяют предположить, что некий процесс позволяет гелию-3 просачиваться из ядра в мантию. Ученые хотят получать больше гелия-3, поскольку он оказался полезным в термоядерных реакторах в качестве источника топлива.

Раньше ученые считали, что в ядре Земли содержится большое количество гелия-3 — ученые-планетологи полагали, что гелий-3 находился там во время формирования планеты. Гелий-3 — это составная часть пыли и газа, которые слились около 4,5 миллиардов лет назад. И по своей природе он запирается внутри ядра. Однако существует процесс, который позволяет некоторой его части уйти в мантию Земли, и теперь Дэн и Ду полагают, что они, возможно, выяснили, почему.

Также читайте: Землетрясения, сигнализирующие об изменениях во вращении ядра Земли

Предыдущие исследования показали, что когда гелий-3 вступает в контакт с оксидом магния, он расслаивается, то есть превращается из однородного исходного минерала в минерал, имеющий кристаллическую фазу. В рамках процесса гелий физически переносится на участок оксида магния.

Исследователи математически показали, что гелий-3 мог быть выведен из ядра в результате взаимодействия с оксидом магния вскоре после формирования планеты и продолжает делать это сегодня. Их расчеты показывают, что за время существования планеты по мере потери гелия-3 он мог медленно достичь мантии и, возможно, подняться на поверхность в результате вулканической активности.