Algo antiguo está al acecho en el núcleo de la Tierra.Helio 3 (TresHe) fue creado dentro de los primeros minutos después del Big Bang, algunos de los cuales encontraron su camino a través del tiempo y el espacio para habitar las partes más profundas de la Tierra.Cómo sabemos esto?
Los científicos pueden medirlo escapando lentamente.
Hace unos 5 mil millones de años, el sol nació en una nube de gas llamada nebulosa solar.El resto de ese gas ahora se ha ido en su mayor parte y se dispersa en el espacio por el viento solar.
Sin embargo, parte del material de la Nebulosa Solar, incluido el helio, está atrapado dentro de la Tierra.Una nueva investigación sugiere que el helio primordial se está escapando lentamente de la Tierra.Cómo se filtra y qué tan rápido se filtra es una pista sobre la formación y evolución de la Tierra, y la formación y evolución de otros planetas terrestres.
Entendemos cómo se formó la Tierra.Se forma a partir de gases y polvo.disco del planeta primordial.Sin embargo, muchos detalles de la formación de la Tierra siguen sin estar claros.La fuga de helio es una pista que podría ayudar a los científicos a descubrir más detalles.
El helio existe en nueve isótopos, pero solo dos son estables: helio 3 y helio 4. 4He es una millonésima parte más que 3He en la atmósfera terrestre.4Procede principalmente de la desintegración de elementos radiactivos pesados como el uranio y el torio.Pero no 3He.La mayor parte de 3He se remonta al Big Bang hace miles de millones de años.la mayor parte del universoTresFue creado a través de la nucleosíntesis en los primeros minutos después del Big Bang.
Los científicos saben que el manto de la Tierra contiene volátiles primordiales de la Nebulosa Solar.Hay evidencia de que los volátiles están sumergidos en lo profundo de la Tierra, debajo del núcleo.Sin embargo, la cantidad de volátiles es:TresÉl no conoce el núcleo.
Un nuevo estudio publicado en el Diario de Geoquímica, Geofísica y Geosistemas de AGU ha descubierto algunos de los detalles del antiguo helio de la Tierra.La investigación es “Intercambio primitivo de helio-3 entre el núcleo y el manto de la Tierra.El autor principal es Peter Olson, geofísico de la Universidad de Nuevo México.
“La presencia de cantidades significativas de este isótopo aún dentro de la Tierra es una maravilla natural y una pista sobre la historia de la Tierra”.
Peter Olson, autor principal de UNM.
El helio primordial de la Tierra tiene una larga e interesante historia desde el Big Bang hasta la actualidad.Consta básicamente de tres capítulos.TresSu historia: acumulación por entrada de gas, pérdida por impacto y pérdida a largo plazo por desgasificación.
La Tierra continuó acumulando helio a medida que se formaba la nebulosa solar, y esa acumulación es el primer capítulo.Sin embargo, en algún momento, unos 50 millones de años después de la formación de la Tierra, ocurrió un desastre.Un protoplaneta de un tercio del tamaño de la Tierra, llamado Theia, ha chocado contra la Tierra.Los escombros fundidos volaron al espacio y giraron alrededor de la Tierra.El material finalmente se fusionó en la luna y parte volvió a caer a la Tierra.Sin embargo, la colisión inicial entre Thea y la Tierra fue catastrófica, y el intenso calor que generó volvió a derretir la corteza terrestre.Permitió que mucho helio escapara al espacio, al igual que otros choques menos catastróficos.pérdida deTresÉl es el segundo capítulo debido a la conmoción.
TresSe ha filtrado continuamente de depósitos en el interior de la Tierra durante miles de millones de años, y este es el tercer y más largo capítulo.
tantoTresAquellos que permanecen en la Tierra están atrapados en depósitos profundos.Pero dónde estaba y cuántos había era una pregunta sin respuesta.El estudio modeló el helio adquirido durante la formación de la Tierra y perdido debido a la liberación de gases durante la larga historia de la Tierra.cuantos goles hacenTresSe escapa y ve de dónde viene.
“El hecho de que este isótopo todavía esté presente en cantidades significativas dentro de la Tierra es una maravilla natural y una pista sobre la historia de la Tierra”, dijo el autor principal Olson.
TresEs primitivo y no se repone desde dentro de la Tierra.Muy poco se recicla de regreso al manto cuando escapa del interior de la Tierra.así que mideTres¿Cuánto es su flujo superficial?TresEmpezó con la Tierra.TresSu emisión está directamente relacionada con el magma y la actividad hidrotermal relacionada con la tectónica de placas.“… muchas observacionesTresEs el resultado del transporte ascendente de helio por la circulación convectiva general en el manto.
pérdida deTresNo tiene dudas.Tampoco es un mecanismo para esa pérdida.¿De dónde viene la pregunta?
Los científicos ven el núcleo como una posible fuente por tres razones.Primero, el núcleo es inmune a los golpes.Choques como el de Theia derriten la superficie del planeta y aceleran su pérdida.TresPero el núcleo está aislado del impacto.En segundo lugar, el núcleo no forma parte del ciclo de las placas tectónicas.También están mayormente aislados de ese proceso.En tercer lugar, el núcleo permanece mayormente líquido, lo que le permite contener más helio.
existencia y acciónTresMuchos detalles siguen sin estar claros, pero se le entiende razonablemente bien en el manto de la Tierra.Pero el quid es otro asunto.“… Cada vez es más probable que 3He se haya depositado en el núcleo”, escriben los autores.“La principal pregunta pendiente sobre las ovejas: ¿cuántoTresLo adquirió cuando se formó el núcleo, y ¿cuánto ha sucumbido al manto desde entonces?
De estos, el impacto de Theia, el evento de impacto más importante, desempeñó un papel importante en el agotamiento de los volátiles en el manto.todosestudio 2021Se ha demostrado que un impactador que supere aproximadamente el 5% de la masa de la Tierra puede eliminar casi por completo la atmósfera de la nebulosa de un planeta.La colisión de Theia habría eliminado casi toda la atmósfera de la Tierra.Tresese.No habría sucedido todo a la vez.Fue un proceso largo impulsado por el viento solar.“Y ese mecanismo de remoción atmosférica esparka vientoSi fuera impulsado por el calor del impacto acumulado en su interior, el sistema de la Tierra habría seguido liberando helio durante millones de años después del impacto”, explica el estudio.
Todo esto sucedió hace miles de millones de años y existe una incertidumbre considerable sobre cómo el manto perdió su helio.Pero los científicos están convencidos de que el manto está fuertemente agotado.Tresese.El agotamiento resultó en un desequilibrio o desequilibrio del potencial químico a través del límite entre el núcleo y el manto (CMB). A lo largo de la escala de tiempo geológico,TresRegresó del núcleo al manto.
“la mayoríaTresAl salir del núcleo, es llevado hacia la superficie dentro de la circulación convectiva normal del manto”, explican los autores.en el mantoTresel mezcla4ese.Luego se liberan al mar de la siguiente manera.Basalto de Mid Ocean Ridge(MORB) formación.Los autores dicen que no todos.TresSe escapa del núcleo.Una parte permanece en el manto hasta que finalmente se libera a través de otros procesos geológicos.Basalto de la isla del océano(OIB.)
detalle en cada aspectoTresSu acumulación y escape están más allá del alcance de un solo estudio.En cambio, los investigadores modelaron las dos fases más distintas en la historia de 3He: la liberación de helio, equivalente a la entrada de gas de nebulosa durante la fase de acreción de la Tierra.Su modelado comienza ahora y retrocede en el tiempo.Puede sonar confuso, pero hay una razón.
“El proceso de intercambio de helio ilustrado en la figura1aY1bEl procesamiento de modelos por separado es necesario por varias razones.Primero, se aplican a diferentes puntos de la historia de la Tierra, operan en escalas de tiempo muy diferentes e involucran diferentes condiciones físicas y químicas”, explican los autores.La segunda razón es modelar la naturaleza exacta de las influencias antiguas (eventos de acreción posteriores) yTresPierde es muy importante, pero es muy difícil y requiere un esfuerzo intenso.”A pesar de su importancia para el balance de helio de la Tierra, modelar estos fenómenos de acreción tardía está más allá del alcance de este estudio”.
En cambio, los autores escriben cuántosTresEstuvo unido durante la formación de la Tierra y representa la cantidad perdida debido a la desgasificación.El resultado proporcionaría el final del libro sobre la historia de la Tierra.TresAunque dijo que los investigadores no modelaron específicamente los eventos del efecto de acumulación tardía.“Comparando la abundancia en el manto y la abundancia en el gas después de la acreción,TresLo perdió en el manto durante una acumulación tardía”, dice el periódico.
Estos son modelos y los autores reconocen variables que pueden cambiar los resultados.Muchos factores afectan la entrada de gas.TresIncluye cosas como el tamaño, la densidad, la luminosidad solar y la vida útil de la nebulosa solar del núcleo y el manto jóvenes.Los investigadores establecen valores para estos y otros parámetros según estudios publicados previamente.
Sus resultados muestran que el núcleo de la Tierra es de 1 Pg.TresEstá acumulando mil millones de toneladas métricas.Algunos de ellos se filtraron en el manto con el tiempo y desaparecieron.
Entonces el estudio pasa a la desgasificación.La desgasificación está controlada principalmente por la convección del manto.Las propiedades térmicas del núcleo, el manto y el límite núcleo-manto (CMB) juegan un papel importante.Como se explicó anteriormente,TresEs liberado al mar a través de MORB y OIB.El helio puede entonces entrar en la atmósfera y escapar al espacio.
Se necesitaron miles de millones de años para que este proceso se desarrollara.Alrededor de 2 kg de 3He se escapan de la Tierra cada año.”Es suficiente para llenar un globo del tamaño de un escritorio”, dijo el autor principal Olson.¿Qué nos dice esto sobre la formación de la Tierra?
“Hay más misterios que certezas”.
Peter Olson, autor principal de UNM.
Sabemos que la Tierra se formó a partir de un disco protoplanetario, pero la pregunta sigue siendo cuánto gas de la nebulosa solar todavía estaba presente cuando se formó.petagramo o miles de millones de toneladas métricasTresEs una oveja enorme en el corazón de la Tierra.Su existencia apunta al hecho de que la Tierra se formó en presencia de la nebulosa solar.alta concentraciónTresÉl habría hecho que el gas se acumulara profundamente en el planeta.
En la conclusión del artículo, los autores reconocen las variables relevantes para el modelo.Esto incluye la vida útil relativa de la Nebulosa Solar a la tasa de acreción, la tasa de erosión atmosférica, los efectos de impactos gigantes y muchos otros.Sin embargo, ninguna variable puede cambiar la conclusión principal. El núcleo de la Tierra es una fuente importante de helio primordial.
Estudios futuros pueden ayudar a reforzar esta conclusión.TresNo es el único gas de la nebulosa, y los científicos sin duda buscarán otros gases como el hidrógeno.Si encuentra una fuga aproximadamente a la misma velocidad en el mismo lugar, podría ser una prueba irrefutable.
Pero por ahora, a pesar de tener estos modelos en sus manos, según Olson, “hay más misterio que certeza”.
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