El núcleo de la Tierra puede haber estado perdiendo helio durante millones de años

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Los científicos han descubierto una cantidad sorprendente de una versión rara de helio, llamada helio-3, en roca volcánica en la isla Baffin de Canadá, lo que respalda la teoría de que el gas noble se está escapando del núcleo de la Tierra, y así ha sido durante miles de años.

El equipo de investigación también descubrió helio 4 en el interior de las rocas.

Si bien el helio-4 es común en la Tierra, el helio-3 se puede encontrar más fácilmente en otras partes del universo, razón por la cual los científicos se sorprendieron al descubrir una cantidad mayor del elemento de lo que se había informado anteriormente en las rocas de la isla de Baffin. Un estudio que describe el descubrimiento fue publicado recientemente en la revista. naturaleza.

«A un nivel fundamental, hay menos 3He (helio-3) en el universo que 4He (helio-4)», dijo el autor principal del estudio, Forrest Horton, científico asociado del Departamento de Geología y Geofísica del Instituto Oceanográfico Woods Hole. , en un correo electrónico.

Horton añadió: “3Es raro en la Tierra porque no se produce ni se añade al planeta en grandes cantidades y se pierde en el espacio”. “A medida que la parte rocosa de la Tierra se mueve y se mueve como agua caliente en una estufa, el material sube, se enfría y se hunde.
Durante la fase de enfriamiento, el helio se pierde a la atmósfera y luego al espacio.

Descubrir elementos que se filtran desde el núcleo de la Tierra podría ayudar a los científicos a descubrir cómo se formó y evolucionó nuestro planeta a lo largo del tiempo, y los nuevos hallazgos proporcionan evidencia para respaldar una hipótesis existente sobre cómo surgió nuestro planeta.

La isla de Baffin, ubicada en el territorio de Nunavut, es la isla más grande de Canadá. También es la quinta isla más grande del mundo.

Solvi Lasse Evans descubrió por primera vez una alta proporción de helio 3 a helio 4 en rocas volcánicas en la isla de Baffin como parte de sus estudios doctorales bajo la supervisión del científico Finley Stewart de la Universidad de Edimburgo. Sus hallazgos fueron publicados en Naturaleza 2003.

La composición de un planeta es un reflejo de los elementos que lo componen. Búsqueda anterior Descubrió que trazas de helio-3 que se escapan del núcleo de la Tierra respaldan la teoría popular de que nuestro planeta se originó en una nebulosa solar (una nube de gas y polvo que probablemente colapsó debido a una onda de choque de una supernova cercana) que contenía el elemento.

Horton y sus colegas dieron un paso más cuando hicieron esto Realizó una investigación en la isla de Baffin en 2018., estudian la lava que hizo erupción hace millones de años cuando Groenlandia y América del Norte se separaron, dando paso a un nuevo fondo marino. Querían investigar rocas que pudieran contener información sobre el contenido del núcleo y el manto de la Tierra, la capa mayoritariamente sólida del interior de la Tierra debajo de su superficie.

Los investigadores viajaron en helicóptero para llegar al paisaje remoto de la isla, donde los flujos de lava forman imponentes acantilados, icebergs gigantes flotan y los osos polares acechan la costa. Las organizaciones locales, incluida la Sociedad Qikiqtani Inuit y el Instituto de Investigación de Nunavut, brindaron a los investigadores acceso, asesoramiento y protección contra los osos, dijo Horton.

«Esta zona de la isla de Baffin tiene un significado especial como tierra sagrada para las comunidades locales y como ventana científica a las profundidades de la Tierra», afirmó.

Las rocas árticas examinadas por Horton y su equipo revelaron mediciones sorprendentemente más altas de helio-3 y helio-4 de lo que habían informado investigaciones anteriores, y las mediciones variaron entre las muestras que recolectaron.

“Muchas de las lavas están llenas de olivino de color verde brillante (también conocido como peridoto), por lo que romper pedazos nuevos con un martillo de piedra era tan emocionante como desarmar una geoda cuando era niño: cada roca era un tesoro por descubrir”. dijo Horton. “¡Y qué tesoro científico resulta ser!”

Sólo existe un átomo de helio-3 por cada millón de átomos de helio-4, dijo Horton. El equipo midió alrededor de 10 millones de átomos de helio-3 por gramo de cristales de olivino.

«Nuestras altas mediciones de 3He/4He indican que los gases, que presumiblemente fueron heredados de la nebulosa solar durante la formación del sistema solar, están mejor conservados en la Tierra de lo que se pensaba anteriormente», afirmó.

Pero, ¿cómo acabó el helio-3 en las rocas?

La respuesta puede comenzar con el Big Bang, que también liberó una gran cantidad de hidrógeno y helio cuando creó el universo. Estos elementos se han ido incorporando a la formación de galaxias con el tiempo.

Los científicos creen que nuestro sistema solar se formó hace 4.500 millones de años dentro de una nebulosa solar. Cuando la nube de polvo colapsó en una supernova, el material resultante formó un disco giratorio que eventualmente dio origen a nuestro Sol y los planetas, según NASA.

El helio heredado de la nebulosa solar probablemente quedó atrapado en el núcleo de la Tierra cuando el planeta se formó, convirtiendo el núcleo en un almacén de gases nobles. A medida que el helio-3 se escapaba del núcleo, ascendía a la superficie a través del manto en columnas de magma que finalmente estallaron en la isla de Baffin.

«Durante la erupción, la gran mayoría de los gases del magma escaparon a la atmósfera», dijo Horton. «Sólo los cristales de olivino que crecieron antes de la erupción capturaron el helio y lo mantuvieron en las profundidades de la Tierra».

Una nueva investigación apoya la idea de que el helio-3 se ha estado filtrando desde el interior de la Tierra durante algún tiempo, pero los investigadores no están exactamente seguros de cuándo comenzó este proceso.

«La lava tiene unos 60 millones de años, y probablemente fueron necesarias decenas de millones de años para que la columna del manto se elevara», dijo Horton. «Entonces, el helio que medimos en estas rocas podría haber escapado del núcleo hace 100 millones de años o quizás mucho antes».

Dijo que las fugas de helio del suelo no afectan a nuestro planeta ni tienen ningún efecto negativo. El gas noble no reacciona químicamente con la materia, por lo que no tendrá ningún impacto en la humanidad ni en el medio ambiente.

A continuación, el equipo de investigación quiere comprobar si el núcleo es un almacén de otros elementos ligeros, lo que podría explicar por qué el núcleo exterior de la Tierra es menos denso de lo esperado.

«¿Es el núcleo un depósito importante de elementos como el carbono y el hidrógeno, que son extremadamente importantes en términos de habitabilidad planetaria? Si es así, ¿los flujos de estos elementos desde el núcleo a lo largo de la historia (de la Tierra) han influido en la evolución planetaria?» Investigar», dijo Horton. Enlaces entre el helio y otros elementos ligeros. «Quizás el helio podría usarse para rastrear otros elementos a través del límite entre el núcleo y el manto».