قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار حول الاكتشافات الرائعة والإنجازات العلمية والمزيد.
سي إن إن
—
اكتشف العلماء شكلاً نادرًا من الهيليوم، يسمى الهيليوم-3، في الصخور البركانية في جزيرة بافين بكندا، مما يدعم النظرية القائلة بأن الغاز الخامل يتسرب من قلب الأرض – وكان كذلك منذ آلاف السنين.
وعثر فريق البحث على الهيليوم-4 داخل الصخور.
في حين أن الهيليوم-4 شائع على الأرض، إلا أنه يمكن العثور على الهيليوم-3 بسهولة أكبر في أي مكان آخر في الفضاء، ولهذا السبب فوجئ العلماء بالعثور على وفرة أكبر من المبلغ عنها سابقًا للعنصر في الصخور في جزيرة بافن. وقد نشرت مؤخرا دراسة تصف هذا الاكتشاف في المجلة طبيعة.
وقال مؤلف الدراسة الرئيسي فورست هورتون، وهو عالم مشارك في قسم الجيولوجيا والجيوفيزياء في وودز هول: “بالمقارنة مع 4He (هيليوم-4)، في أكثر أشكاله عنصرية، هناك أقل من 3He (هيليوم-3) في الكون”. معهد علوم المحيطات. ، في البريد الإلكتروني.
وأضاف هورتون: “3إنه نادر على الأرض لأنه لا يتم إنتاجه أو إضافته إلى الكوكب بكميات كبيرة ويتم فقده في الفضاء”. “بينما يتحرك الجزء الصخري من الأرض ويسخن مثل الماء الساخن على الموقد، ترتفع المادة وتبرد وتغوص.
أثناء مرحلة التبريد، يُفقد الهيليوم إلى الغلاف الجوي ومن ثم إلى الفضاء.
يمكن أن يساعد اكتشاف العناصر المتسربة من قلب الأرض العلماء على فتح رؤى حول كيفية تشكل كوكبنا وتطوره مع مرور الوقت، وتوفر الاكتشافات الجديدة أدلة لتحسين الفرضيات الحالية حول كيفية تشكل كوكبنا.
جزيرة بافين، الواقعة في نونافوت، هي أكبر جزيرة في كندا. وهي خامس أكبر جزيرة في العالم.
تم اكتشاف نسبة عالية من الهيليوم -3 إلى الهيليوم -4 لأول مرة في الصخور البركانية بجزيرة بافن بواسطة سولواي لوس إيفانز تحت إشراف العالم فينلي ستيوارت من جامعة إدنبرة. وتم نشر النتائج التي توصلوا إليها الطبيعة عام 2003.
إن تكوين الكوكب هو انعكاس للعناصر التي تكونه البحث السابق ووجدت أن مستويات تسرب الهيليوم 3 من قلب الأرض تدعم النظرية الشائعة القائلة بأن كوكبنا تشكل في سديم شمسي – سحابة من الغاز والغبار انهارت بسبب موجة الصدمة من مستعر أعظم قريب – تحتوي على العنصر.
وقد ذهب هاردن وزملاؤه إلى أبعد من ذلك تم إجراء بحث على جزيرة بافن في عام 2018، بفحص الحمم البركانية التي اندلعت منذ ملايين السنين عندما انفصلت جرينلاند وأمريكا الشمالية، مما أدى إلى قاع بحر جديد. لقد أرادوا استكشاف الصخور التي تحمل نظرة ثاقبة للمحتويات الموجودة داخل قلب الأرض ووشاحها، وهي الطبقة الصلبة في الغالب من باطن الأرض والتي تقع تحت سطحها.
روبرت ثاردينج / علمي ألبوم الصور
جزيرة بافين هي موطن للجبال والمنحدرات شديدة الانحدار.
يسافر الباحثون بطائرة هليكوبتر للوصول إلى التضاريس النائية في الجزيرة، حيث خلقت التدفقات البركانية منحدرات شاهقة، وتطفو الجبال الجليدية العملاقة، وتتربص الدببة القطبية على طول الساحل. وقال هورتون إن المنظمات المحلية، بما في ذلك جمعية كيكيكتاني إنويت ومعهد نونافوت للأبحاث، زودت الباحثين بإمكانية الوصول والمشورة والحماية من الدببة.
وقال “هذه المنطقة في جزيرة بافن لها أهمية خاصة باعتبارها أرضا مقدسة للمجتمعات المحلية ونافذة علمية على أعماق الأرض”.
كشفت الصخور القطبية الشمالية التي درسها هاردن وفريقه بشكل مفاجئ عن مستويات أعلى من الهيليوم 3 والهيليوم 4 مما ذكرته الأبحاث السابقة، وتباينت المستويات بين العينات التي جمعوها.
“تحتوي العديد من الحمم البركانية على الزبرجد الزيتوني الأخضر (المعروف أيضًا باسم الزبرجد الكريم)، لذا فإن كسر قطع جديدة بمطرقة صخرية كان مثيرًا مثل طفل يكسر الجيود: كل صخرة كانت بمثابة كنز يجب اكتشافه.” قال هاردن. “ما هي الكنوز العلمية التي تبين أنها!”
وقال هورتون إن هناك ذرة هيليوم-3 واحدة فقط لكل مليون ذرة هيليوم-4. قام الفريق بقياس حوالي 10 ملايين ذرة هيليوم -3 في جرام واحد من بلورات الزبرجد الزيتوني.
وقال: “تشير قياساتنا العالية 3He/4He إلى أن الغازات المشتقة من السديم الشمسي أثناء تكوين النظام الشمسي محفوظة بشكل أفضل على الأرض مما كان يعتقد سابقًا”.
ولكن كيف انتهى الأمر بالهيليوم-3 في الصخور في المقام الأول؟
عندما تم إنشاء الكون، يمكن أن تبدأ الاستجابة بالانفجار الكبير، الذي أطلق وفرة من الهيدروجين والهيليوم. اجتمعت هذه العناصر مع مرور الوقت لتشكل المجرات.
ويعتقد العلماء أن نظامنا الشمسي تشكل في سديم شمسي قبل 4.5 مليار سنة. عندما انهارت سحابة الغبار في مستعر أعظم، شكلت المادة الناتجة قرصًا دوارًا شكل في النهاية شمسنا وكواكبنا. ناسا.
الهيليوم المشتق من السديم الشمسي محتجز في قلب الأرض أثناء تشكل الكوكب، مما يحول القلب إلى خزان للغازات النبيلة. ومع تسرب الهيليوم-3 من النواة، ارتفع إلى السطح على شكل أعمدة من الصهارة عبر الوشاح، ثم انفجر في النهاية في جزيرة بافين.
وقال هورتون: “خلال الثوران، هربت معظم الغازات الموجودة في الصهارة إلى الغلاف الجوي”. “فقط بلورات الزبرجد الزيتوني التي نمت قبل الانفجار احتجزت الهيليوم من أعماق الأرض وحافظت عليه.”
يدعم بحث جديد فكرة أن الهيليوم 3 يتسرب من باطن الأرض وكان كذلك لبعض الوقت، لكن الباحثين ليسوا متأكدين تمامًا من متى بدأت العملية.
وقال هورتون: “يبلغ عمر الحمم البركانية حوالي 60 مليون سنة، وقد يستغرق عمود الوشاح عدة ملايين من السنين للصعود”. “لذلك، فإن الهيليوم الذي قمنا بقياسه في هذه الصخور يجب أن يكون قد هرب من القلب قبل 100 مليون سنة أو قبل ذلك بكثير.”
وأكد أن تسرب الهيليوم من باطن الأرض لن يؤثر على كوكبنا ولن يكون له آثار سلبية. لا يتفاعل الغاز النبيل كيميائيًا مع المادة، لذلك ليس له أي تأثير على الإنسان أو البيئة.
بعد ذلك، يريد فريق البحث التحقق مما إذا كان اللب هو مستودع لعناصر خفيفة أخرى، مما قد يفسر كون اللب الخارجي للأرض أقل كثافة من المتوقع.
“هل يعتبر اللب مستودعًا رئيسيًا لعناصر مثل الكربون والهيدروجين، وهي عناصر مهمة جدًا للحياة الكوكبية؟ إذا كان الأمر كذلك، فهل أثرت تدفقات هذه العناصر من اللب في تاريخ (الأرض) على تطور الكواكب؟ أنا متحمس لاستكشاف التفاعلات”. وقال هورتون: “ربما يمكن استخدام نواة الهيليوم لمراقبة العناصر الأخرى عند حدود الوشاح”.
