W najnowszym artykule naukowym opublikowanym w periodyku Physical Review Letters autorzy opracowania wskazują, że w ekstremalnych warunkach hel może wchodzić w interakcje z żelazem. Odkrycie dokonane w rozgrzewanej laserowo diamentowej komorze wskazuje na coś niezwykle istotnego. Okazuje się bowiem, że jądro Ziemi może zawierać znacznie więcej helu, niż dotychczas zakładano. To z kolei oznacza, że możemy stać u progu odkrycia czegoś nowego nie tylko o wnętrzu naszej planety, ale także o historii powstawania Ziemi z mgławicy protoplanetarnej, z której powstał nasz cały układ planetarny.
Po raz kolejny zatem okazuje się, że niewiele wciąż wiemy o wnętrzu planety, po której chodzimy. Z drugiej strony najnowsze odkrycie może wyjaśnić obserwowany przez naukowców tzw. pierwotny hel, tj. izotop 3He składający się z dwóch protonów i jednego neutronu. Taki hel obserwowano od dawno w erupcjach wulkanicznych, szczególnie na Hawajach. Dotychczas przyjmowano, że w przeciwieństwie do powszechnie występującego helu 4He powstającego w rozpadzie radioaktywnym, 3He pochodzi z głębi płaszcza Ziemi, gdzie może skrywać się przez całą historię istnienia naszej planety.
Czytaj także: Cieszyli się z odkrycia gigantycznych złóż helu. Teraz pojawiły się kolejne świetne wiadomości
Zespół naukowców kierowany przez badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego wskazuje teraz na nieco inną historię wnętrza naszej planety. W toku swoich prac naukowcy sprawdzili interakcje między helem i żelazem w ekstremalnych warunkach.
Wykorzystując do tego specjalistyczną aparaturę, fizycy umieścili próbki obu pierwiastków w warunkach ciśnienia od 5 do 55 gigapaskali i temperatury od 1000 do 3000 kelwinów. Mówimy tu zatem o naprawdę ekstremalnych warunkach ciśnienia od 50 000 do 550 000 wyższego od ciśnienia atmosferycznego i temperatury zdolnej stopić iryd. Takie jednak warunki panują właśnie w centrum naszej planety.
Wyniki eksperymentu okazały się zaskakujące. Próbki sprężonego żelaza zawierały ponad 3 proc. helu. To ponad 5000 razy wyższe stężenie, niż obserwowane we wcześniejszych eksperymentach, w których identyfikowano około siedmiu części helu na milion.
Czytaj także: Z jądra Ziemi wycieka hel. Do jego powstania doszło tuż po Wielkim Wybuchu
Wszystko wskazuje na to, że za tak zaskakujący wynik odpowiedzialna jest modyfikacja eksperymentu pozwalająca uniknąć ucieczce helu podczas pomiarów. Aby tego dokonać, naukowcy prowadzili pomiary w temperaturach kriogenicznych, skutecznie w ten sposób utrzymując hel na miejscu, dzięki czemu dało się go w całości wykryć.
Co to wszystko jednak dla nas znaczy? Jeżeli w jądrze Ziemi faktycznie znajduje się tyle helu, to trzeba będzie przyjąć, że wczesna Ziemia prawdopodobnie przechwyciła te gazy z mgławicy otaczającej Słońce. Skoro zatem Ziemia była w stanie przechwycić tyle helu, to całkiem możliwe, że część wody na Ziemi ma źródło w wodorze, który także tę mgławicę tworzył. To z kolei fundamentalnie zmienia naszą perspektywę na wczesne etapy powstawania i rozwoju naszej planety. Dalsze badania dokładniej nam powiedzą, skąd się wzięły pierwiastki, z których obecnie składa się Ziemia.