Es wird angenommen, dass sich die Sonne in einer Wolke wie dem Lagunennebel gebildet hat. (ESA/NASA) Uraltes, ursprüngliches Helium, das im Gefolge des geschmiedet wurde Urknall aus dem Erdkern austritt, berichten Wissenschaftler in einer neuen Studie.
Es gibt keinen Grund zur Beunruhigung. Die Erde verliert nicht die Luft wie ein trauriger Ballon. Was es bedeutet, ist, dass sich die Erde innerhalb eines Sonnennebels gebildet hat – der Molekülwolke, die die Sonne hervorgebracht hat, ein Detail über die Geburt unseres Planeten, das seit langem ungeklärt ist.
Es deutet auch darauf hin, dass andere Urgase aus dem Erdkern in den Erdmantel eindringen könnten, was wiederum Informationen über die Zusammensetzung des Sonnennebels liefern könnte.
Helium kommt auf der Erde in zwei stabilen Isotopen vor. Am häufigsten kommt Helium-4 vor, dessen Kern zwei Protonen und zwei Neutronen enthält. Helium-4 macht rund 99,99986 Prozent des gesamten Heliums auf unserem Planeten aus.
Das andere stabile Isotop, das knapp 0,000137 Prozent des Heliums auf der Erde ausmacht, ist Helium-3 mit zwei Protonen und einem Neutron.
Helium-4 ist hauptsächlich das Produkt des radioaktiven Zerfalls von Uran und Thorium, das hier auf der Erde entsteht. Im Gegensatz dazu ist Helium-3 größtenteils ursprünglich und entsteht in den Augenblicken nach dem Urknall, kann aber auch durch den radioaktiven Zerfall von Tritium entstehen.
Es wurde festgestellt, dass das Helium-3-Isotop aus dem Erdinneren austritt, hauptsächlich entlang des vulkanischen Rückensystems in der Mitte des Ozeans, was uns einen ziemlich guten Hinweis auf die Geschwindigkeit gibt, mit der es die Kruste verlässt.
Diese Rate beträgt etwa 2.000 Gramm (4,4 Pfund) pro Jahr: „ungefähr genug, um einen Ballon von der Größe Ihres Schreibtisches zu füllen.“ erklärt der Geophysiker Peter Olson von der University of New Mexico.
„Es ist ein Wunder der Natur und ein Hinweis auf die Geschichte der Erde, dass es im Erdinneren immer noch eine beträchtliche Menge dieses Isotops gibt.“
Weniger klar ist die Herkunft; Wie viel Helium-3 könnte aus dem Kern austreten und wie viel befindet sich im Mantel?
Dies würde uns die Quelle des Isotops verraten. Als sich die Erde bildete, sammelte sie Material aus Staub und Gas an, das um die neugeborene Sonne schwebte.
Die einzige Möglichkeit, dass sich nennenswerte Mengen Helium-3 im Planetenkern befinden könnten, wäre, wenn es in einem blühenden Nebel gebildet würde. Das heißt, nicht an seinem Rand und auch nicht, als es sich auflöste und davongeweht wurde.
Olson und sein Kollege, der Geochemiker Zachary Sharp von der University of New Mexico, untersuchten dies, indem sie den Heliumbestand der Erde während ihrer Entwicklung modellierten. Erstens, während seiner Entstehung, ein Prozess, bei dem sich der Protoplanet ansammelte und Helium einbaute; und dann nach dem Großer Einfluss .
Astronomen glauben, dass dies der Fall ist, wenn ein Objekt die Größe hat Mars prallte gegen eine sehr junge Erde, schleuderte Trümmer in die Erdumlaufbahn und vereinigte sich schließlich wieder der Mond .
Während dieses Ereignisses, das den Mantel wieder geschmolzen hätte, wäre ein Großteil des im Mantel eingeschlossenen Heliums verloren gegangen. Der Kern ist jedoch widerstandsfähiger gegen Stöße, was darauf hindeutet, dass er ein recht wirksames Reservoir für die Speicherung von Helium-3 sein könnte.
Tatsächlich haben die Forscher genau das herausgefunden. Mithilfe der aktuellen Rate, mit der Helium-3 aus dem Inneren austritt, sowie Modellen des Heliumisotopenverhaltens fanden Olson und Sharp heraus, dass es wahrscheinlich 10 Teragramme (10) gibt 13 Gramm) zu einem Petagramm (10 fünfzehn Gramm) Helium-3 im Kern unseres Planeten.
Dies deutet darauf hin, dass sich der Planet innerhalb eines blühenden Sonnennebels gebildet haben muss. Allerdings bleiben einige Unsicherheiten bestehen. Die Wahrscheinlichkeit, dass alle Bedingungen für die Sequestrierung von Helium-3 im Erdkern erfüllt sind, ist mäßig gering – was bedeutet, dass möglicherweise weniger Isotope vorhanden sind, als die Arbeit des Teams vermuten lässt.
Es ist jedoch möglich, dass im Kern unseres Planeten auch reichlich ursprünglicher Wasserstoff vorhanden ist, der in denselben Prozess verwickelt ist, der möglicherweise auch Helium-3 angesammelt hat. Die Suche nach Hinweisen auf ein Austreten von Wasserstoff könnte helfen, die Ergebnisse zu validieren, sagen die Forscher.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Geochemie, Geophysik, Geosysteme .