Новое исследование сообщает, что гелий-3, редкий изотоп газообразного гелия, вытекает из ядра Земли. Поскольку почти весь гелий-3 образовался в результате Большого взрыва, утечка газа добавляет доказательства того, что Земля сформировалась внутри солнечной туманности, что уже давно обсуждается.

Гелий-3 был измерен на поверхности Земли в относительно небольших количествах. Но ученые не знали, сколько просачивается из ядра Земли, в отличие от ее средних слоев, называемых мантией.

Новое исследование указывает на то, что ядро ​​является основным источником гелия — 3 на Земле. Некоторые естественные процессы могут генерировать гелий-3, например радиоактивный распад трития, но гелий-3 производится в основном в туманностях — массивных вращающихся облаках газа и пыли, подобных тем, которые породили нашу Солнечную систему. Поскольку гелий является одним из самых ранних элементов, образовавшихся во Вселенной, большую часть гелия-3 можно проследить до Большого взрыва.

По мере роста планета накапливает материал из своего окружения, поэтому ее состав отражает среду, в которой она сформировалась. Чтобы получить высокие концентрации гелия-3 глубоко в ядре, Земля должна была сформироваться внутри процветающей солнечной туманности, а не на ее окраинах или во время ее угасающей фазы.

Новое исследование проливает свет на тайну формирования Земли, предоставляя дополнительные доказательства теории о том, что наша планета сформировалась внутри солнечной туманности.

Исследование было опубликовано в журнале AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems , который публикует исследования по химии, физике, геологии и биологии Земли и планетарных процессов.

Около 2000 граммов гелия-3 вытекает из Земли каждый год, «достаточно, чтобы заполнить воздушный шар размером с ваш стол», — сказал ведущий автор исследования Питер Олсон, геофизик из Университета Нью-Мексико. «Это чудо природы и ключ к истории Земли, что в недрах Земли все еще находится значительное количество этого изотопа».

Исследователи смоделировали гелий в течение двух ключевых этапов истории Земли: раннего формирования, когда планета накапливала гелий, и последующего формирования Луны, после которого гелий был потерян. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что объект, размером в одну треть от размера Земли, столкнулся с планетой в начале ее истории, около 4 миллиардов лет назад, и это столкновение должно было повторно расплавить земную кору, позволив большей части гелия улетучиться. Газ продолжает выходить по сей день.

Используя современную скорость утечки гелия-3 вместе с моделями поведения изотопа гелия, исследователи подсчитали, что в ядре содержится от 10 тераграммов (10 ¹³ граммов) до петаграммов (10 ¹⁵ граммов) гелия-3 — огромное количество, которое Олсон Сказанное указывает на формирование Земли внутри солнечной туманности , где высокая концентрация газа позволила бы ему накапливаться глубоко в планете.

Тем не менее, будущая работа по поиску других газов, созданных туманностью, таких как водород, утечка с такой же скоростью и в тех же местах, что и гелий-3, может стать «дымящимся пистолетом» для ядра в качестве источника, сказал Олсон. «Загадок намного больше, чем фактов».