Laut eine kürzlich veröffentlichte Studie, ein seltenes Heliumisotop, Helium-3, tritt aus dem Erdkern aus und fügt damit weitere Beweise zu den Debatten über den Ursprung der Erde hinzu.
Helium-3 hat nur ein Neutron in seinem Kern, im Gegensatz zu den zwei, die in dem Isotop zu finden sind, das normalerweise auf der Erde vorkommt. Das Isotop ist so selten, dass es nur 0,0001 Prozent des gesamten Heliums ausmacht, das auf der Erde vorhanden istErde Der Ursprung von Helium-3 kann auf etwa 13,8 Milliarden Jahre zurückdatiert werden als der Urknall stattfand, und seine Präsenz im Erdkern wirft mehr Licht auf die Entstehung der Erde selbst.
Wie viel Helium-3 ist im Erdkern?
Helium-3 wurde bereits zuvor auf der Erdoberfläche nachgewiesen. Geologen waren sich jedoch nicht sicher, ob die Quelle dieses seltenen Urgases der Erdkern oder seine mittleren Schichten, der so genannte Erdmantel, war. Die kürzlich veröffentlichte Studie zeigte, dass etwa 4,4Pfund 2.000 Gramm Helium-3 werden jedes Jahr aus dem Erdkern freigesetzt.
Anhand der Schätzungen modellierten die Forscher, dass zwischen 10 Teragramm 1013 zu einem Petagramm 1015 von Helium-3 im Kern.Der Standort von Helium-3 ist entscheidend, da er Hinweise auf die Ursprünge des Planeten gibt.Wenn ein Planet wächst, sammelt er Material aus seiner Umgebung an, und damit der Erdkern Helium-3 angesammelt hat, müsste der Planet selbst innerhalb eines blühenden Sonnennebels entstanden sein und nicht an seinen Rändern, ergab die Studie.Der Sonnennebel ist eine sich drehende und kollabierte Wolke, von der Astronomen glauben, dass sie zur Entstehung des Sonnensystems führte, wie wir es heute kennen.
Wie wurde die Menge an Helium-3 geschätzt?
Um den Helium-3-Gehalt zu bestimmen, verwendeten die Forscher ein Modell, das zwei Stadien der Erdgeschichte umfasste. Zum einen wurde Helium-3 während seiner Entstehung von der Erde angesammelt, zum anderen der Exodus von Helium-3 nach dem MondFormation.
Die Forscher schreiben dies einem marsgroßen Objekt, das mit der Erde kollidierte vor etwa vier Milliarden Jahren. Die Folge war das Umschmelzen der Erdkruste, wodurch das Helium entweichen konnte, ein Prozess, der bis heute andauert. Dieser Einschlag ist auch der Grund für die Entstehung des Mondes.
Die Forscher hoffen, dass weitere Forschungen zu anderen Gasen, die aus dem Erdkern an ähnlichen Stellen und mit ähnlichen Raten wie Helium-3 austreten könnten, weitere Beweise für ihre Modellierung liefern werden.
Die Studie wurde veröffentlicht in Geochemie, Geophysik, Geosysteme.
Studienzusammenfassung:
Flüchtige Stoffe aus dem Sonnennebel sind bekanntermaßen im tiefen Erdmantel vorhanden. Der Kern kann auch flüchtige Stoffe enthalten, die vom Sonnennebel stammen, jedoch in unbekannten Mengen. Hier verwenden wir Berechnungen zum Ein- und Ausgasen von flüchtigen Stoffen, um die Häufigkeit der Urzeit abzuschätzen. 3 Er ist jetzt im Kern und verfolgt die Rate von 3 Der Austausch zwischen Kern und Mantel im Laufe der Erdgeschichte. Wir wenden ein Eingasungsmodell an, das einen Silikat-Magma-Ozean und einen eisenreichen Proto-Kern umfasst, der an eine Nebelatmosphäre mit Sonnenzusammensetzung gekoppelt ist, um die Mengen zu berechnen 3 Er wurde während der Akkretion und Kernbildung durch den Mantel und den Kern erworben. Unter Verwendung einer experimentell bestimmten Aufteilung zwischen kernbildenden Metallen und Silikatmagma stellen wir fest, dass die Auflösung aus der Nebelatmosphäre ein oder mehrere Petagramm ablagert 3Er in den Protokern. Nach Akkretion 3Der Austausch hängt von der konvektiven Geschichte des gekoppelten Kern-Mantel-Systems ab. Wir kombinieren Bestimmungen der heutigen Oberfläche 3He flux mit Schätzungen des heutigen Mantels 3 Er Fülle, Mantel- und Kernwärmeströme und unsere Eingasung 3He-Häufigkeiten in einem konvektiven Entgasungsmodell. Nach diesem Modell der Mantel 3He-Häufigkeit entwickelt sich in Richtung eines statistisch stabilen Zustands, in dem Oberflächenverluste durch Anreicherungen aus dem Kern kompensiert werden.