Во время извержений вулканов можно обнаружить следы так называемого первичного гелия. Он отличается от обычного гелия, который содержит два протона и два нейтрона и возникает в результате радиоактивного распада. Первичный гелий не образуется на Земле и содержит два протона и один нейтрон. Зная о высоком содержании первичного гелия в вулканических породах, ученые полагали, что соединения с первичным гелием находятся глубоко в мантии Земли.
Однако ученые Университета Токио (Япония) и Национального центрального университета (Тайвань) оспорили эту точку зрения. Они провели эксперимент, воспроизводящий экстремальные условия геологических и химических процессов в недрах Земли, подвергнув измельченное железо и гелий давлению 5–55 ГПа и температуре от 1000 до почти 3000 К.
Предыдущие исследования показывали лишь небольшие следы комбинированного железа и гелия, около семи частей гелия на миллион долей железа. Но результаты этого эксперимента оказались иными: измельченные соединения железа содержали целых 3,3% гелия, что примерно в 5000 раз больше, чем наблюдалось ранее. Авторы подозревают, что, по крайней мере, отчасти это можно объяснить уникальными особенностями именно этого эксперимента.
Поскольку гелий очень быстро улетучивается в условиях окружающей среды, ученые провели синтез при чрезвычайно высоких температурах, а химические измерения, наоборот, при криогенных температурах. Этот способ предотвратил утечку гелия и позволил обнаружить гелий в железе, сообщает Phys.
Открытие ученых важно для понимания происхождения Земли. Присутствие гелия в ядре означает, что молодая Земля, вероятно, захватила некоторое количество газа из облака водорода и гелия, которое окружало раннюю Солнечную систему. Возможно также, что в этом древнем газе образовалась из водорода часть земной воды, что позволяет по-новому взглянуть на раннее развитие планеты.
Объединенная команда геохимиков из США обнаружила в 2023 году крайне высокий уровень гелия-3 в камнях на Баффиновой Земле, острове, расположенном между Канадой и Гренландией. Присутствие этого изотопа может служить доказательством того, что ядро нашей планеты вытекает наружу.
