Inti bumi mungkin telah mengeluarkan helium selama jutaan tahun

Mendaftarlah untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

CNN
—

Para ilmuwan telah menemukan versi helium langka dalam jumlah yang mengejutkan, yang disebut helium-3, pada batuan vulkanik di Pulau Baffin Kanada, mendukung teori bahwa gas mulia keluar dari inti bumi – dan hal ini telah terjadi selama ribuan tahun.

Tim peneliti juga menemukan helium 4 di dalam bebatuan.

Meskipun helium-4 umum ditemukan di Bumi, helium-3 dapat ditemukan lebih mudah di tempat lain di alam semesta. Itulah sebabnya para ilmuwan terkejut menemukan jumlah unsur tersebut lebih besar daripada yang dilaporkan sebelumnya dari batuan di Pulau Baffin. Sebuah studi yang menggambarkan penemuan tersebut baru-baru ini diterbitkan di jurnal alam.

“Pada tingkat fundamental, jumlah 3He (helium-3) di alam semesta lebih sedikit dibandingkan 4He (helium-4),” kata penulis utama studi Forrest Horton, seorang ilmuwan asosiasi di Departemen Geologi dan Geofisika di Woods Hole Oceanographic Institution. , dalam email.

Horton menambahkan: “3Ini jarang terjadi di Bumi karena tidak diproduksi atau ditambahkan ke planet ini dalam jumlah besar dan hilang ke luar angkasa.” “Saat bagian bumi yang berbatu bergerak dan bergerak seperti air panas di atas kompor, materialnya naik, mendingin, dan tenggelam.
Selama fase pendinginan, helium hilang ke atmosfer dan kemudian ke luar angkasa.

Menemukan unsur-unsur yang merembes dari inti bumi dapat membantu para ilmuwan membuka wawasan tentang bagaimana planet kita terbentuk dan berevolusi seiring berjalannya waktu, dan temuan baru ini memberikan bukti untuk mendukung hipotesis yang ada tentang bagaimana planet kita terbentuk.

Pulau Baffin yang terletak di wilayah Nunavut merupakan pulau terbesar di Kanada. Ini juga merupakan pulau terbesar kelima di dunia.

Rasio helium 3 terhadap helium 4 yang tinggi pertama kali ditemukan pada batuan vulkanik di Pulau Baffin oleh Solvi Lasse Evans sebagai bagian dari studi doktoralnya di bawah pengawasan ilmuwan Finley Stewart dari Universitas Edinburgh. Temuan mereka dipublikasikan di Alam 2003.

Komposisi suatu planet merupakan cerminan dari unsur-unsur penyusunnya Pencarian sebelumnya Ditemukan bahwa sejumlah kecil helium-3 yang bocor dari inti bumi mendukung teori populer bahwa planet kita berasal dari nebula matahari – awan gas dan debu yang kemungkinan besar runtuh karena gelombang kejut dari supernova di dekatnya – yang mengandung unsur tersebut.

Horton dan rekan-rekannya mengambil langkah lebih jauh dengan melakukan hal ini Ia melakukan penelitian di Pulau Baffin pada tahun 2018, mereka mempelajari lava yang meletus jutaan tahun lalu ketika Greenland dan Amerika Utara terpisah, membuka jalan bagi dasar laut baru. Mereka ingin menyelidiki batuan yang mungkin bisa memberikan wawasan tentang isi inti dan mantel bumi, lapisan interior bumi yang sebagian besar padat di bawah permukaannya.

Para peneliti melakukan perjalanan dengan helikopter untuk mencapai lanskap terpencil di pulau itu, tempat aliran lava membentuk tebing yang menjulang tinggi, gunung es raksasa yang melayang, dan beruang kutub mengintai pantai. Organisasi lokal, termasuk Qikiqtani Inuit Society dan Nunavut Research Institute, memberikan para peneliti akses, saran dan perlindungan dari beruang, kata Horton.

“Kawasan di Pulau Baffin ini memiliki arti khusus sebagai tanah suci bagi masyarakat lokal dan sebagai jendela ilmiah menuju kedalaman bumi,” ujarnya.

Batuan Arktik yang diperiksa oleh Horton dan timnya secara mengejutkan mengungkapkan pengukuran helium-3 dan helium-4 yang lebih tinggi dibandingkan penelitian sebelumnya, dan pengukurannya bervariasi antar sampel yang mereka kumpulkan.

“Banyak lava yang penuh dengan olivin hijau terang (juga dikenal sebagai peridot), jadi memecahkan potongan lava baru dengan palu batu sama mengasyikkannya dengan membongkar geode saat masih kanak-kanak: setiap batu adalah harta karun yang bisa ditemukan.” kata Horton. “Dan betapa berharganya ilmu pengetahuan itu!”

Hanya ada satu atom helium-3 untuk setiap juta atom helium-4, kata Horton. Tim tersebut mengukur sekitar 10 juta atom helium-3 per gram kristal olivin.

“Pengukuran 3He/4He kami yang tinggi menunjukkan bahwa gas-gas tersebut, yang mungkin diwarisi dari nebula matahari selama pembentukan tata surya, lebih terawetkan di Bumi daripada yang diperkirakan sebelumnya,” katanya.

Tapi bagaimana helium-3 bisa sampai ke batu?

Jawabannya mungkin dimulai dengan Big Bang, yang juga melepaskan hidrogen dan helium dalam jumlah besar saat menciptakan alam semesta. Unsur-unsur ini telah dimasukkan ke dalam pembentukan galaksi seiring berjalannya waktu.

Para ilmuwan percaya bahwa tata surya kita terbentuk 4,5 miliar tahun yang lalu di dalam nebula surya. Saat awan debu runtuh dalam supernova, material yang dihasilkan membentuk piringan berputar yang pada akhirnya memunculkan Matahari dan planet-planet kita, menurut NASA.

Helium yang diwarisi dari nebula matahari kemungkinan besar terperangkap di inti bumi saat planet terbentuk, sehingga inti tersebut menjadi gudang gas mulia. Ketika helium-3 bocor dari inti, helium-3 naik ke permukaan melalui mantel dalam gumpalan magma yang akhirnya meletus di Pulau Baffin.

“Selama letusan, sebagian besar gas di magma keluar ke atmosfer,” kata Horton. “Hanya kristal olivin yang tumbuh sebelum letusan yang menangkap helium dan menahannya jauh di dalam bumi.”

Penelitian baru mendukung gagasan bahwa helium-3 telah merembes keluar dari interior bumi selama beberapa waktu, namun para peneliti tidak yakin secara pasti kapan proses ini dimulai.

“Lava tersebut berumur sekitar 60 juta tahun, dan mungkin perlu waktu puluhan juta tahun agar bulu mantel bisa naik,” kata Horton. “Jadi, helium yang kami ukur pada batuan ini mungkin telah lepas dari inti 100 juta tahun yang lalu atau mungkin jauh lebih awal.”

Dia mengatakan kebocoran helium dari dalam tanah tidak berdampak pada planet kita atau menimbulkan dampak negatif apa pun. Gas mulia tidak bereaksi secara kimia dengan materi, sehingga tidak berdampak pada umat manusia maupun lingkungan.

Selanjutnya, tim peneliti ingin memeriksa apakah inti bumi merupakan gudang elemen ringan lainnya, yang mungkin menjelaskan mengapa inti luar bumi kurang padat dari yang diperkirakan.

“Apakah inti bumi merupakan tempat penyimpanan utama unsur-unsur seperti karbon dan hidrogen, yang sangat penting dalam kaitannya dengan kelayakhunian planet? Jika demikian, apakah aliran unsur-unsur ini dari inti sepanjang sejarah (Bumi) mempengaruhi evolusi planet? “Saya bersemangat untuk mengetahui hal ini. selidiki,” kata Horton. Ikatan antara helium dan unsur-unsur ringan lainnya.” “Mungkin helium dapat digunakan untuk melacak unsur-unsur lain melintasi batas inti-mantel.”