Sciencemag.cz
Doporučujeme
Podle nové studie uniká ze zemského jádra helium-3 – tedy vzácný izotop helia s jediným neutronem v jádře, na rozdíl od běžného He-4. Téměř všechno helium-3 pochází z doby krátce po velkém třesku.
Z úniku plynu má dále vyplývat odpověď na dosud celkem diskutovanou otázku: zda se Země formovala uvnitř mlhoviny, z níž se vytvořila Sluneční soustava, nebo spíše v její vnější části. Dosud nebylo ani jasné, zda helium-3 unikající ze Země pochází spíše z jádra, nebo ze zemského pláště. Nová studie publikovaná v Geophysics, Geosystems vede k závěru, že jeho zdrojem je jádro.
Některé přírodní procesy mohou vytvářet helium-3, např. radioaktivní rozpad tritia. He-3 se vytváří (a zase spotřebovává) i termonukleární fúzi ve hvězdách, nicméně většina tohoto prvku má původ už v raném vesmíru a následně v mlhovinách – masivních rotujících oblacích plynu a prachu, z nichž vznikají hvězdy i jejich systémy, a to včetně Sluneční soustavy.
Složení Země odráží prostředí, ve kterém vznikla. Vysoké koncentrace helia-3 hluboko v jádře podle vědců znamenají, že se musela formovat uvnitř sluneční mlhoviny, nikoliv na jejím okraji nebo někde „uprostřed“, kde materiál již řídnul. V nitru mlhoviny byla totiž koncentrace helia-3 vyšší. Celá dedukce je mj. založena i na následujícím scénáři. Před 4 miliardami let narazilo do Země těleso zhruba o velikosti Marsu a tento náraz, spojený se vznikem Měsíce, přetavil zemskou kůru, což umožnilo únik velké části helia z horních vrstev Země. Plyn uniká dodnes. Na původní koncentraci ovšem ukazuje to, kolik helia-3 dosud zbývá v zemském jádru.
Na základě současné rychlosti úniku helia-3 spolu s modely chování jeho izotopů vědci odhadli, že v jádře se nachází 10 teragramů (10 na 10 kg) až petagramů (10 na 12 kg) helia-3 – tedy relativně obrovské množství, uvedl hlavní autor studie geofyzik Peter Olson z University of New Mexico, Každý rok unikne ze Země asi 2 000 gramů helia-3, což by zhruba stačilo k naplnění balonu o velikosti stolu.
Budoucí práce by se mohly zaměřit na hledání dalších plynů, které mají původ ve sluneční mlhovině, jako je vodík. Unikají v podobné míře (vzhledem k očekávané relativní koncentraci, ve vztahu k tomu, co předpokládáme o původní mlhovině atd.) a na podobných místech jako helium-3?
Helium 3 se dnes považuje za potenciálně důležitou surovinu, protože může fungovat jako palivo pro termonukleární fúzi (He-3 je produktem prvního kroku fúze ve hvězdách, sloučení vodíku; druhá část reakce spotřebovává He-3 za vzniku He-4 s regenerací části vodíkovým atomů; reakci můžeme tedy začít i od He-3). Jeho významným zdrojem by pro nás mohl být Měsíc, obsahující He-3 (ovšem ani tak v nijak oslnivé koncentraci) v povrchovém regolitu.
Peter L. Olson et al, Primordial Helium‐3 Exchange Between Earth’s Core and Mantle, Geochemistry, Geophysics, Geosystems (2022). DOI: 10.1029/2021GC009985
Zdroj: American Geophysical Union / Phys.org a další
