Szimpatika – Hélium szivárog a Föld belsejéből

A Nap keletkezésekor, kb. 4,6 milliárd éve a porból és gázból álló csillagközi felhőben a gázok legnagyobb részben a Nap kialakulását tették lehetővé, a maradék elszivárgott az űrbe, azonban egy kevés még maradt belőlük arra az időszakra is, amikor a bolygókeletkezés beindult. E maradékból Földünk is zsebre tett egy kicsit, és ez bolygónk belsejében rejtőzik. Szivárgása által a Föld keletkezési körülményeire is lehet következtetni, számolt be az Amerikai Geofizikai Unió híroldala.

A héliumnak számos izotópja létezik, ám csupán a 3-as és a 4-es stabil, míg a 3-as ősi eredetű, addig a 4-es más elemek, jórészt az urán és a tórium radioaktív bomlása során jön létre, és mintegy egymilliószor több található belőle a légkörünkben, mint az ősi, 3-as izotópból. Az régóta ismert, hogy bolygónk köpenyében található ezekből a Naprendszer keletkezésekor csapdába esett illó anyagokból, ám most már azt is tudjuk, hogy még mélyebben, a földmagban is találhatóak ilyen anyagok, ám a mennyiségük kérdéses. Nemrégiben a Geochemistry, Geophysics, Geosystems szakfolyóiratban jelent meg az a tanulmány, amelyben az Új-Mexikói Egyetem két szakembere azt tárta fel, miként áramolhat az ősi hélium 3-as izotóp a földmag és a földköpeny közt.

Az ősi héliumunk történetét 3 szakaszban lehet elmesélni. Először a bolygókeletkezéskor felhalmozódó mennyiség volt a főszereplő, a második szakaszt a Földet érő becsapódások miatti veszteség jellemezte, és a harmadik szakasz, amelyben most is járunk, amikor már csupán a mélyből lassanként szivárgó mennyiséggel találkozhatunk.

A kutatók modellezték a Föld keletkezésekor a bolygónk mélyébe záródó hélium-3 mennyiségét, és megpróbálták kiszámítani, mennyi lehet még belőle, és hol szabadul ki bolygónk mélyének rabságából. A számítások szerint kb. 1 milliárd tonna nagyságrendű mennyiséggel indulhatott el a bolygónk, és a Hold keletkezését létrehozó becsapódáskor a földköpenyben lévő mennyisége jórészt eltávozott. Ezután a magból a köpenybe jutó hélium maradt, e gáz köpeny konvektív áramlatai révén jut a földfelszín közelébe. Szivárgása a mai napig tart és az óceáni hátságok, illetve az óceáni szigetek bazaltjával távozik legnagyobb részben. A vulkánkitörésekkel kiszabaduló hélium azután a légkörbe kerül, majd innen elszökik a világűrbe. Jelenleg, a számítások szerint évente kb. 2 kilogrammnyi hélium-3 jut bolygónkból a világűrbe.

A Föld keletkezési körülményeiről is sokat elárul e héliumizotóp nagy mennyisége: ez alapján a Föld kialakulásakor még jócskán jelen volt az a gáz- és porfelhő, amelyből a Nap is létrejött, és az is bizonyos, hogy e felhőben rengeteg ősi hélium lehetett.