Рекордные концентрации изотопа гелия, обнаруженные в арктических породах, свидетельствуют о медленной утечке в ядре Земли

Ученые из Океанографического института Вудс-Хоул и Калифорнийского технологического института сделали революционное открытие, которое может служить убедительным доказательством медленной утечки в ядре нашей планеты. Проанализировав древние лавовые потоки и изучив концентрацию гелия в арктических породах 62-миллионной давности, команда обнаружила рекордные уровни изотопа гелия — гелия-3 (3He), что свидетельствует о том, что газ пробивается к поверхности из глубин Земли.

Гелий известен как легкий и нереактивный элемент, что делает его склонным к диффузии из горных пород и улетучиванию в атмосферу или космос. Из-за такой редкости на поверхности планеты ученым сложно определить, сколько гелия остается в ловушке глубоко под поверхностью Земли.

Согласно предыдущим исследованиям, большая часть гелия, поглощенного Землей в процессе ее формирования, должна была высвободиться в результате вулканической деятельности за миллиарды лет. Поэтому любые следы гелия, обнаруженные в относительно свежих вулканических породах, должны происходить либо из карманов мантии, которые еще не выделили свой гелий, либо из медленно вытекающего резерва.

Одним из мест, где были обнаружены такие высокие концентрации гелия-3, является канадский остров Баффин. Базальтовые лавы, собранные в этом регионе, содержат одно из самых высоких в мире соотношений гелия-3 и гелия-4 (4He). Такое соотношение указывает на то, что присутствие гелия не связано с атмосферным загрязнением, а предполагает более глубокое и древнее происхождение.

Геохимик Форрест Хортон из Океанографического института Вудс-Хоул обнаружил в образцах оливина, собранных несколько лет назад в лавовых полях Баффина, соотношение изотопов гелия, в 50 раз превышающее атмосферное. Это открытие было также воспроизведено в лавах, собранных в Исландии, что указывает на возможную связь между этими горячими точками.

Для дальнейшего изучения этого явления Хортон и его сотрудники собрали образцы оливина из различных мест на Баффине и близлежащих островах. В результате анализа было обнаружено самое высокое соотношение гелия-3 и гелия-4, когда-либо зафиксированное в вулканических породах: оно почти в 70 раз превышало атмосферный уровень. Учитывая соотношение других изотопов, таких как стронций и неодим, исследователи смогли исключить факторы, которые могли изменить состав гелия после извержения вулкана, что укрепило их мнение о его необычном происхождении.

Помимо гелия, исследователи также изучили соотношение изотопов другого благородного газа — неона. Этот анализ выявил условия, соответствующие тем, которые существовали во время формирования Земли миллиарды лет назад, что позволяет предположить, что инертные газы, попавшие в ядро, могли сохраниться и со временем постепенно просочиться в окружающую мантию.

Это открытие имеет большое значение для нашего понимания геологических процессов на Земле и динамики ее ядра. Оно дает ценные сведения о движении газов внутри нашей планеты и ставит под сомнение прежние предположения о стабильности земного ядра.

По словам доктора Сары Джонсон, геолога из Кембриджского университета, "это исследование открывает новые возможности для изучения глубинных слоев Земли и ее эволюции. Высокая концентрация гелия-3 в этих древних породах указывает на медленную утечку из ядра, что может иметь важные последствия для нашего понимания истории и будущего Земли".

Несмотря на то, что для подтверждения полученных результатов и более детального изучения их последствий необходимы дальнейшие исследования, данное исследование является значительным шагом вперед в познании внутреннего устройства Земли.