العلماء يكتشفون تسرب الهيليوم 3 من نواة الأرض كدليل على أن كوكب الأرض تشكل في سديم شمسي

تسرب غاز الهليوم من كوكب الأرض

يمكن لبعض العمليات الطبيعية أن تنتج الهيليوم-3، لكنها تتكون أساساً في السدم، وهي سحب ضخمة تدور من الغاز والغبار، ويعود معظمها إلى الانفجار العظيم.

وعندما ينمو الكوكب، فإنه يجمع المواد من محيطه، مما يجعل تكوينه يعكس البيئة التي تشكل فيها.

تم العثور على القليل جداً من الهيليوم -3 على سطح الأرض، مما دفع علماء الفلك للتشكيك في نظرية تشكل الكوكب في سديم شمسي، ولكن العثور على وفرة من الهيليوم -3 في اللب ساعد الباحثين من جامعة نيو مكسيكو على إضافة دليل على أصل السديم الشمسي لكوكب الأرض.

للحصول على تركيزات عالية من الهليوم 3 في أعماق القلب، كان على الأرض أن تتشكل داخل سديم شمسي مزدهر، وليس على أطرافه أو خلال مرحلة التراجع، ووجد الفريق أن حوالي 2000 غرام من الهليوم 3 يتسرب من الأرض كل عام.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة بيتر أولسون، عالم الجيوفيزياء بجامعة نيو مكسيكو، أن هذا "يكفي لملء بالون بحجم مكتبك، إنها إحدى عجائب الطبيعة، ودليل على تاريخ الأرض، وأنه لا يزال هناك قدر كبير من هذا النظير في باطن الأرض".

قام الباحثون بنمذجة الهيليوم خلال مرحلتين رئيسيتين من تاريخ الأرض، من أجل فهم وفرة، وأصل وتشكيله.

كانت المرحلة الأولى خلال التكوين المبكر منذ أكثر من 4.53 مليار سنة، عندما كان الكوكب يقوم بتجميع الهيليوم من الغاز والغبار المحيطين، والثانية كانت بعد تشكل القمر، منذ حوالي 4 مليارات سنة، وبعد ذلك بدأت الأرض تفقد الهيليوم، حيث تشير الدلائل إلى أن جسماً يبلغ حجمه ثلث حجم الأرض ضرب الكوكب في وقت مبكر من تاريخه، وأن هذا التأثير كان من شأنه أن يعيد صهر قشرة الأرض، مما يسمح للكثير من الهيليوم بالهروب، ويستمر الغاز في التسرب حتى يومنا هذا.

وباستخدام معدل تسرب الهيليوم -3 الحديث جنباً إلى جنب مع نماذج سلوك نظائر الهيليوم، تمكن الباحثون من تقدير كمية الهيليوم -3 في اللب.

لقد قدروا أن هناك ما بين 10 تيراغرام إلى بيتاغرام من الهليوم 3 في القلب، وهي كمية هائلة، وفقاً لأولسن.

وقال الباحث أن هذا يشير إلى تكوين الأرض داخل السديم الشمسي، حيث كانت التركيزات العالية من الغاز ستسمح لها بالتراكم في أعماق الكوكب.

ومع ذلك، فإن العمل المستقبلي الذي يبحث عن غازات أخرى تم إنشاؤها بواسطة السديم، مثل الهيدروجين، والتي تتسرب بمعدلات ومواقع مماثلة مثل الهيليوم 3 يمكن أن تكون بمثابة "مسدس دخان" للنواة كمصدر لهذه النظائر النادرة، كما قال أولسون، وأضاف الباحث: "هناك الكثير من الألغاز أكثر من اليقين".

تعدين الهليوم من كوكب المشتري

يُعتقد أن النظير يمكن أن يوفر طاقة نووية أكثر أماناً في تفاعل الاندماج، لأنه ليس مشعاً ولكنه يمتلك القدرة على إنتاج طاقة عالية.

وعلى الرغم من أنه لم يتم العثور عليه بكثرة على سطح الأرض، ولأن الوصول إلى اللب غير عملي، فقد تم العثور عليه على سطح القمر.

كان هاريسون شميدت، الجيولوجي في مهمة أبولو التابعة لوكالة ناسا، مؤيداً قوياً لإنشاء منجم هيليوم 3 على سطح القمر، لاستعادة الوقود الذي يمكنه تشغيل مفاعلات الاندماج النووي على الأرض، أو سفينة الفضاء المستقبلية التي تسافر عبر النظام الشمسي.

كما تم إجراء حجج لتعدين الهليوم 3 من كوكب المشتري، حيث يكون أكثر وفرة، ولكن يجب تحديد المسافات المعنية، حيث سيكون استخراج هذا الجزيء من المشتري أيضاً عملية أقل استهلاكاً للطاقة.