Η ανακάλυψη-έκπληξη ότι ένα από τα ελαφρύτερα στοιχεία του Σύμπαντος, το ήλιο, μπορεί να συνδεθεί υπό υψηλή πίεση με τον σίδηρο για να σχηματίσει «iron helide» (Ηλίδιο σιδήρου) υποδηλώνει ότι οι επιστήμονες ίσως έχουν παρερμηνεύσει τη χημεία που επικρατεί στα βάθη του πλανήτη μας.
Αυτό σημαίνει ότι το ήλιο θα μπορούσε να βρίσκεται ανάμεικτος στον πυρήνα, όπου ο σίδηρος είναι στην πιο σφιχτή του κατάσταση. Σύμφωνα με μια ομάδα που ηγείται ο φυσικός Χαρουκί Τακεζάβα από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, η πυκνή καρδιά σιδήρου του πλανήτη μας θα μπορούσε να κρύβει ένα μεγάλο απόθεμα πρωτόγονου ηλίου.
Τα ισότοπα του ηλίου στη Γη
Στη Γη, το ήλιο υπάρχει σε δύο σταθερά ισότοπα. Το πιο κοινό είναι το ήλιο-4, με έναν πυρήνα που περιέχει δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια. Το ήλιο-4 αντιπροσωπεύει περίπου το 99,99986% του συνολικού ηλίου στον πλανήτη μας, ενώ το άλλο σταθερό ισότοπο, το ήλιο-3, αντιπροσωπεύει μόλις το 0,000137%.
Το ήλιο-4 προέρχεται κυρίως από τη ραδιοδραστική διάσπαση του ουρανίου και του θορίου που σχηματίζονται στη Γη. Αντίθετα, το ήλιο-3 είναι κυρίως πρωτόγονο, σχηματισμένο στις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, αν και ένα μέρος του είναι παραπροϊόν της ραδιοδραστικής διάσπασης του υδρογόνου-3, ή τριτίου.
Σημαντική ανακάλυψη σε ηφαιστειακά αέρια
Ενδιαφέρον είναι ότι όταν ένα ηφαίστειο εκρήγνυται, ανιχνεύονται μικρές ποσότητες ηλίου-3 στα αέρια που απελευθερώνονται από τα βάθη της γης. Αυτό έχει οδηγήσει τους επιστήμονες να υποθέσουν ότι μπορεί να υπάρχει αρχέγονο ήλιο εγκλωβισμένο στον μανδύα της Γης, που προήλθε από το ηλιακό νεφέλωμα αερίου και σκόνης από το οποίο σχηματίστηκε ο πλανήτης μας.
Εναλλακτική πηγή αρχέγονου ηλίου
Η έρευνα του Τακεζάβα και της ομάδας του προτείνει μια εναλλακτική πηγή. Ο Kei Hirose, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, δηλώνει: «Έχω περάσει πολλά χρόνια μελετώντας τις γεωλογικές και χημικές διεργασίες που συμβαίνουν βαθιά μέσα στη Γη… αναγκαζόμαστε να επαναλάβουμε αυτές τις ακραίες συνθήκες».
Πειράματα για την ανακάλυψη
«Στην περίπτωση αυτήν, συνθλίψαμε σίδηρο και ήλιο μαζί υπό πίεση περίπου 5-55 γιγαπάσκάλ και σε θερμοκρασίες από 1.000 έως σχεδόν 3.000 Κελσίου», εξηγεί ο Hirose.
«Η αναλογία ηλίου προς σίδηρο στα πειράματά μας αναφέρθηκε μέχρι και 3,3%. Αυτός είναι σχεδόν 5.000 φορές υψηλότερο από προηγούμενες αναφορές, κάτι που οφείλουμε στον σχεδιασμό του πειράματός μας».
Το εύρημα υποδεικνύει ότι, αν και το ήλιο είναι χημικά αδρανές σε κανονικές συνθήκες, μπορεί να προκληθεί να αλληλεπιδράσει όταν οι συνθήκες γίνονται πιο ακραίες.
Αυτό μπορεί να υποδηλώνει ότι το αρχέγονο ήλιο απορροφήθηκε στο σώμα της Γης κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πλανήτη και συνδέθηκε με τον σίδηρο και δεσμεύτηκε στον πυρήνα κατά τη διάρκεια της πλανητικής διαφοροποίησης. Ενδέχεται επίσης να σημαίνει ότι το αρχέγονο ήλιο είχε εγκλωβιστεί και στους πυρήνες της Σελήνης και του Άρη.
Σημαντικές επιπλοκές για τη γεωλογία
Αν αυτό ισχύει, μπορεί να υπάρχουν άλλες επιπτώσεις. Το αρχέγονο ήλιο στον πυρήνα του πλανήτη μπορεί να αποτελεί την πηγή του ισοτόπου στα ηφαιστειακά αέρια αντί να είναι κατειλημμένο σε ένα απόθεμα στον χαμηλό μανδύα.
Το ήλιο δεν είναι το μόνο στοιχείο με αρχέγονο ισότοπο, καθώς το υδρογόνο, το ελαφρύτερο στοιχείο, υπάρχει επίσης σε πρωτόγονη μορφή. Εάν το αρχέγονο ήλιο ήταν παρόν σε αφθονία κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της Γης, τότε και το υδρογόνο μπορεί να ήταν, συμβάλλοντας στα πρώιμα ύδατα της Γης.
Η έρευνα έχει δημοσιευτεί στο Physical Review Letters.