희귀한 원시 가스가 지구 핵에서 누출될 수 있습니다

이 가스는 빅뱅의 여파로 형성되었습니다.

빅뱅 직후 생성된 매우 희귀한 유형의 헬륨이 지구의 금속 핵에서 누출되고 있다는 새로운 모델링 연구가 제안되었습니다.

헬륨-3이라고 불리는 우주에 있는 이 가스의 대부분은 원시 가스이며 약 13.8억년 전 빅뱅이 발생한 직후에 생성되었습니다. 이 헬륨-3 중 일부는 태양계 생성을 가져온 것으로 생각되는 광대하고 회전하며 붕괴되는 구름인 태양 성운의 다른 가스 및 먼지 입자와 결합했을 것입니다.

지구의 핵에 헬륨-3의 막대한 저장고가 있을 가능성이 높다는 발견은 지구가 주변이나 쇠퇴기 동안이 아니라 번성하는 태양 성운 내부에서 형성되었다는 생각을 뒷받침하는 추가 증거라고 연구진은 말했습니다.

헬륨-3는 "자연의 경이로움이자 지구 역사에 대한 단서이며, 지구 내부에 여전히 상당량의 이 동위원소가 존재한다는 사실을 보여줍니다." 연구 주저자이자 뉴 대학교 지구물리학자인 피터 올슨(Peter Olson)입니다. 멕시코는 성명서에서 말했습니다(새 탭에서 열림).

헬륨-3은 핵에 보통 0.0001개의 중성자가 아닌 3개의 중성자를 갖는 헬륨의 동위원소 또는 변형입니다. 이는 지구상 헬륨의 XNUMX%만을 차지하는 희귀 가스입니다. 이는 수소의 희귀 방사성 동위원소인 삼중수소의 방사성 붕괴와 같은 다양한 과정에서 발생합니다. 그러나 헬륨은 우주에 존재하는 가장 초기의 원소 중 하나이기 때문에 대부분의 헬륨-XNUMX은 빅뱅에서 유래했을 가능성이 높습니다.

과학자들은 이미 매년 약 4.4파운드(2kg)의 헬륨-3가 지구 내부에서 빠져나온다는 사실을 알고 있었으며 대부분 지각판(새 탭에서 열림)이 만나는 중앙 해령 시스템을 따라 유출되었다고 연구진은 28월 온라인에 발표한 연구에서 썼습니다. 지구화학, 지구물리학, 지구시스템 저널(새 탭에서 열림) XNUMX편.

올슨은 “이 양은 책상 크기의 풍선을 가득 채울 만큼 충분하다”고 말했다.

그러나 과학자들은 핵과 맨틀에서 나온 헬륨-3의 양이 얼마나 되는지, 지구 저장소에 헬륨-3이 얼마나 들어 있는지 정확히 알지 못했습니다.

조사를 위해 연구팀은 지구 역사의 두 가지 중요한 단계, 즉 행성이 아직 헬륨을 축적하고 있던 행성의 초기 형성 시기와 달 형성 이후 지구가 이 가스를 많이 잃었을 때 헬륨 풍부도를 모델링했습니다. 과학자들은 약 4억년 전에 화성 크기의 거대한 물체가 지구와 충돌하면서 달이 형성되었다고 생각합니다.

이 사건은 지구의 지각을 녹여 지구 내부의 많은 헬륨이 빠져나갈 수 있게 했을 것입니다.

그러나 그 당시 지구가 헬륨-3을 모두 잃은 것은 아니었습니다. 그것은 여전히 지구 내부에서 계속해서 새어나오는 희가스의 일부를 보유하고 있습니다. 연구자들은 연구에서 "핵은 지구 시스템의 다른 부분에 비해 큰 충격에 덜 취약하기 때문에" 그러한 저장소에 좋은 장소가 될 것이며 지각판 순환에도 관여하지 않는다고 썼습니다. 헬륨가스를 방출합니다.

연구진은 현대의 헬륨-3 누출률을 헬륨 동위원소 거동 모델과 결합했습니다. 이러한 계산에 따르면 22억 파운드(10테라그램)에서 2조 파운드(1오각형)의 헬륨-3이 지구 핵에 존재하고 있으며 이는 엄청난 양으로 지구가 가스 농도가 높은 태양 성운으로 형성되었음을 나타냅니다.

가스 교환에 대한 그들의 모델은 "지구 형성과 진화 동안의 교환은 금속 핵이 지구의 나머지 부분에 헬륨-3을 공급하는 누출 저장소와 관련되어 있음을 의미합니다"라고 연구자들은 연구에서 썼습니다.

그러나 이러한 결과는 모델링을 기반으로 하기 때문에 결과가 완전하지는 않습니다. 연구팀은 여러 가지 가정을 해야 했습니다. 예를 들어 지구는 태양 성운에서 형성되는 헬륨-3을 흡수했고, 헬륨은 핵을 형성하는 금속으로 들어가고, 일부 헬륨은 맨틀의 핵을 떠났다는 가정을 해야 했습니다. 과학자들은 지구가 형성되는 속도에 비해 태양 성운이 얼마나 오래 지속되었는지를 포함한 다른 불확실성과 더불어 이러한 가정은 그들이 계산한 것보다 핵에 헬륨-3가 더 적을 수 있음을 의미한다고 말했습니다.

그러나 연구자들은 그들의 발견을 뒷받침하는 더 많은 단서를 찾기를 희망하고 있습니다. 예를 들어 헬륨-3와 유사한 지점에서 유사한 속도로 지구에서 누출되는 수소와 같은 성운에서 생성된 다른 가스를 발견하는 것은 핵이 근원임을 보여주는 "스모킹 건"이 될 수 있다고 올슨은 말했습니다. “확실한 것보다 미스터리한 것이 더 많습니다.”