Oamenii de știință au descoperit că nucleul Pământului are scurgeri. Ce înseamnă asta

Heliu-3 e un element rar care a devenit interesant ca potențial combustibil pentru reactorii de fisiune nucleară, și care se scurge din nucleul Pământului. Se pare că oamenii de știință au descoperit de ce se-ntâmplă asta.

Cercetările sugerează că această substanță străveche se scurge din nucleul planetei spre straturile exterioare ale acesteia, ca rezultat al reacțiilor cu oxidul de magneziu. De ce e important? Această descoperire ne-ar putea ajuta să explorăm cele mai misterioase regiuni ale Pământului și să înțelegem cum a apărut viața pe Pământ, dar și dacă ea există și în alte părți din univers.

Heliu-3 e o variantă (sau un izotop) al elementului heliu care are un singur neutron în nucleu în loc de doi. Acest element s-a format la scurt timp după Big Bang, ceea ce înseamnă că e un pic mai tânăr decât universul. Pe lângă faptul că are această origine primordială, heliu-3 e un subiect fierbinte pentru oamenii de știință specializați în fisiunea nucleară, o formă speculativă de energie care ar putea furniza energie curată nelimitată, pentru că această substanță are proprietăți care o fac un potențial combustibil pentru reacții de fisiune nucleară. Din acest motiv, oamenii de știință investighează cum ar putea utiliza heliu-3 preluat de pe Lună.

Când Pământul a început să se formeze din gaze și praf cu 4,5 miliarde de ani în urmă, din acest amestec a făcut parte și heliu-3. De aceea, niște depozite mari din acest izotop au rămas captive în centrul planetei, la aproape trei mii de kilometri sub picioarele noastre. Heliu-3 se găsește extrem de rar pe suprafața Pământului, dar se găsesc urme din el în rocile vulcanice din ocean, ceea ce înseamnă că există scurgeri din nucleul planetei.

Acum, niște oameni de știință sugerează că un mineral numit oxid de magneziu ajută la transportul de heliu-3 spre suprafață, printr-un proces numit exsoluție, care transformă mineralele uniforme în mai multe substanțe de bază. Această descoperire a fost făcută în cadrul unui studiu în care cercetătorii analizau cum se scurge elementul tungsten din nucleul Pământului spre exterior.

Studiul publicat în Nature Geoscience arată mecanismele prin care circulă heliu-3 prin interiorul planetei, dar în același timp e foarte posibil să dezvăluie și cum a apărut viața pe Pământ. 

„Nu se știe cum ajung tungstenul și heliul din nucleu spre manta”, a spus Jie Deng, un geofizician de la Universitatea Princeton care a condus noul studiu. „Încă nu avem o explicație satisfăcătoare care să explice acest fenomen geo-chimic. Încercăm să descoperim mecanismul.”

Deng și colegul lui de echipă, Zhixue Du, cercetător la Institutul de Geochimie din Guangzhou, nu sunt primii oameni de știință care și-au dat seama de rolul important al compușilor de magneziu din nucleul Pământului în mai multe procese care afectează viața de pe suprafața planetei. 

De exemplu, niște studii anterioare au sugerat că mișcarea oxidului de magneziu prin nucleu a contribuit la geodinamica planetei în ultimele câteva miliarde de ani, iar asta generează câmpul magnetic. Practic, câmpul ne protejează de radiații nocive și stabilizează atmosfera de care depinde viața noastră pe această planetă.

Când oxidul de magneziu se ridică până la granița dintre nucleu și manta, unde temperaturile sunt mai scăzute decât în nucleu, acesta se „exsolvă”, adică se transformă dintr-un mineral omogen în faze cristaline separate. Oxidul de magneziu aduce cu el la suprafață heliu-3, unde procesul de exsoluție duce ambele substanțe în manta.

„Am descoperit că oxidul de magneziu care vine din nucleu nu e doar oxid de magneziu, ci transportă cu el și heliu-3. E un proces care se întâmplă de foarte mult timp, dar știința abia acum l-a descoperit”, a zis Deng.

Oamenii de știință au zis că e nevoie de mai multe cercetări ca să rezolve misterul, dar acest studiu e o nouă piesă dintr-un puzzle complex despre nucleul planetei, cea mai izolată regiune a planetei.

„Nucleul planetei e în continuare o enigmă pentru știință”, a zis Deng. „Dovezile din preistorie ne arată că nucleul Pământului nu e doar fier pur. Trebuie să existe și alte elemente și urme de elemente. Care sunt elementele acelea? Dacă le înțelegem mai bine, înțelegem cum s-a format planeta.”

Pe lângă asta, Deng și Du au sugerat că probabil exsoluția aduce în manta mai multe alte elemente, inclusiv unele care au contribuit la formarea vieții pe Pământ.

„Schimbul de substanțe chimice de la granița dintre nucleu și manta ar putea avea efecte profunde asupra evoluției vieții pe Pământ”, a zis Deng.

„Nucleul e și un rezervor semnificativ de apă și carbon”, a concluzionat el. „Exsoluția din nucleu s-ar putea să transporte și aceste elemente din nucleu spre manta, ceea ce ar avea impact asupra ciclului de circulație al apei și al carbonului de la suprafața mantalei.”