@ 2023.10.30 , 07:02

地球核心的氦-3正在泄漏

科学家们在加拿大巴芬岛的火山岩中检测到了大量稀有的氦元素,称为氦-3,这支持了一种理论,即这种惰性气体正在从地球核心泄漏出来,并且已经泄漏了几千年。

研究团队还在岩石中检测到了氦-4。

尽管氦-4在地球上很常见,但氦-3更容易在宇宙其他地方发现,这就是为什么科学家们对岩石中检测到比以前报告的数量更多的元素感到惊讶。最近发表在《自然》杂志上的一项研究描述了这一发现。

研究负责人、伍兹霍尔海洋研究所地质和地球物理系的副研究员Forrest Horton在一封电子邮件中表示:“从最基本的层面来说,宇宙中氦-3很少,比氦-4少得多。”

Horton补充道:“地球上的氦-3很少,因为它没有在大量产生或添加到地球中,而且会流失到太空。就像炉子上的热水一样,地球的岩石部分也会搅拌和对流,物质上升、冷却然后下沉。在冷却阶段,氦会流失到大气层,然后流失到太空。”

检测从地球核心泄漏出来的元素可以帮助科学家了解我们的星球是如何形成和演变的,而这一新发现提供了证据来支持一个关于我们的星球是如何形成的现有假说。

一个“科学宝库”

位于努纳武特地区的巴芬岛是加拿大最大的岛屿,也是世界第五大岛屿。

在Solveigh Lass-Evans博士在爱丁堡大学学习期间,她的导师Finlay Stuart科学家领导的研究团队首次在巴芬岛火山岩中发现高比例的氦-3和氦-4。他们的研究结果发表于2003年的《自然》杂志上。

一颗行星的成分反映了它的形成元素,之前的研究发现,从地球核心泄漏出来的一小部分氦-3支持人们流行的理论,即我们的星球起源于太阳星云——一种可能因附近超新星的冲击波而坍缩的气体和尘埃云——其中含有这种元素。

Horton和他的同事在2018年在巴芬岛进行研究时进一步深入,研究了数百万年前当格陵兰和北美大陆分离、为新的海底地形让路时喷发的岩浆。他们想要研究这些岩石中可能包含的有关地球核心和地幔内容的见解,地幔是地球内部大部分固体层,位于地表下方。

研究人员乘坐直升机抵达这片偏远的、宛如异世界的岛屿,那里有巨大的火山岩,也是地球上最古老的岩石之一。他们收集了数百块岩石样本,带回实验室进行分析。

在研究中,他们首先检测了一些岩石的氦含量,然后从中提取氦,将其转化为液态,并使用质谱仪测量其同位素比例,从而确定氦-3和氦-4的比例。

“我们发现,大部分岩石中氦-3的含量都比我们预期的要高得多,甚至比我们之前在其他地方发现的更高,”Horton说。

此外,研究团队发现,氦-3和氦-4的比例随着岩石年龄的增加而增加。这表明这些岩石中的氦是从地球内部流入的,而不是从大气层或宇宙空间中吸收的。

这一发现证实了科学家们的假设,即地球核心正在泄漏出氦元素,这些元素随后被岩石吸收,从而保留在地球内部。

“这是一个真正的科学宝库,可以帮助我们理解地球的演变和形成,也为我们提供了新的见解,”Horton说。

本文译自 Egypt Independent,由 BALI 编辑发布。

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