Aus dem Erdkern tritt ein uraltes Gas aus dem Anfang der Zeit aus

Das uralte Urhelium, das nach dem Urknall geschmiedet wurde, entweicht dem Erdkern, berichten Wissenschaftler in einer neuen Studie.

Aber seien Sie versichert, es gibt keinen Grund zur Besorgnis, sagen Experten, die Erde entleert sich nicht, aber diese Entdeckung ist die Bestätigung eines bisher ungelösten Details über die Geburt unseres Planeten: Die Erde bildete sich in einem Sonnennebel, derselben Molekülwolke, aus der die Sonne hervorging.

Eine weitere Sache, die diese Studie nahelegt, ist, dass andere Urgase aus dem Erdkern in den Mantel austreten könnten, was wiederum Informationen über die Zusammensetzung des Sonnennebels liefern könnte.

Helium auf der Erde kommt in zwei stabilen Isotopen vor. Am weitesten verbreitet ist Helium-4, dessen Kern zwei Protonen und zwei Neutronen enthält. Helium-4 macht etwa 99,99986% des gesamten Heliums auf unserem Planeten aus.

Das andere stabile Isotop, das ungefähr 0,000137% des Heliums der Erde ausmacht, ist Helium-3 mit zwei Protonen und einem Neutron.

Helium-4 ist in erster Linie das Produkt des radioaktiven Zerfalls von Uran und Thorium, der genau hier auf der Erde vorkommt. Im Gegenteil, Helium-3 ist in erster Linie ursprünglich und wird in den Momenten nach dem Urknall gebildet, kann aber auch durch den radioaktiven Zerfall von Tritium erzeugt werden.

Dies ist das Gas, das aus dem Erdkern, dem Isotop Helium-3, entweicht, das hauptsächlich entlang des Systems von Vulkankämmen in der Mitte des Ozeans austritt, was uns einen guten Hinweis auf die Geschwindigkeit gibt, mit der es aus der Kruste entweicht.

Diese Rate liegt bei etwa 2.000 Gramm pro Jahr: „genug, um einen Ballon von der Größe eines Schreibtisches zu füllen“, erklärt der Geophysiker Peter Olson von der University of New Mexico.

„Es ist ein Wunder der Natur und ein Hinweis auf die Geschichte der Erde, dass es immer noch eine beträchtliche Menge dieses Isotops auf der Erde gibt“, fügt er hinzu.

Was weniger klar ist, ist die Quelle; wie viel Helium-3 könnte aus dem Kern austreten, verglichen mit der Menge, die sich im Mantel befindet.

Das würde uns die Quelle des Isotops verraten. Als sich die Erde bildete, sammelte sie Material aus Staub und Gas, die um die neugeborene Sonne schwebten.

Die einzige Möglichkeit, dass signifikante Mengen Helium-3 innerhalb des planetarischen Kerns sein könnten, besteht darin, dass es sich in einem blühenden Nebel bildet. Das heißt, nicht am Stadtrand und nicht so, wie es sich auflöste und flog.

Olson und sein Kollege, der Geochemiker Zachary Sharp von der University of New Mexico, untersuchten die Modellierung des Heliumbestands der Erde während seiner Entwicklung. Zuerst, wie es entstanden ist, ein Prozess, bei dem der Protoplanet Helium ansammelte und einbaute; und dann nach dem Großen Einschlag.

Astronomen glauben, dass dies geschah, als ein Objekt von der Größe des Mars eine sehr junge Erde traf und Trümmer in die Erdumlaufbahn schickte, die sich schließlich wieder zum Mond zusammenschloss.

Während dieses Ereignisses, das den Mantel umgeschmolzen hätte, wäre ein Großteil des im Mantel eingeschlossenen Heliums verloren gegangen. Der Kern ist jedoch widerstandsfähiger gegen Stöße, was darauf hindeutet, dass er ein ziemlich wirksames Reservoir für die Rückhaltung von Helium-3 sein könnte.

In der Tat haben die Forscher herausgefunden. Unter Verwendung der aktuellen Geschwindigkeit, mit der Helium-3 aus dem Inneren entweicht, sowie von Modellen des Verhaltens von Heliumisotopen stellten Olson und Sharp fest, dass es wahrscheinlich 10 Teragramme (10 Milliarden Gramm) pro Petagramm (100 Millionen Tonnen) Helium-3 im Kern unseres Planeten gibt.

Dies deutet darauf hin, dass sich der Planet in einem blühenden Sonnennebel gebildet haben muss und dass er sich nach seiner Entstehung nicht dem Sonnensystem „angeschlossen“ hat. Es bestehen jedoch noch einige Unsicherheiten. Die Wahrscheinlichkeit, dass alle Bedingungen für die Sequestrierung von Helium-3 im Erdkern erfüllt werden, ist mäßig gering, was bedeutet, dass möglicherweise weniger Isotope vorhanden sind, als die Arbeit des Teams vermuten lässt.

Es ist jedoch möglich, dass sich im Kern unseres Planeten auch reichlich Urwasserstoff befindet, der in demselben Prozess gefangen ist, in dem möglicherweise Helium-3 angesammelt wurde. Die Suche nach Hinweisen für eine Wasserstoffleckage könnte helfen, die Ergebnisse zu validieren, sagen die Forscher.

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