Gejzery, gorące źródła, fumarole i inne elementy hydrotermalne Parku Narodowego Yellowstone wyrzucają z ziemi gazy - parę, dwutlenek węgla, metan, neon, argon i hel. Tego ostatniego, helu, nie wystarczy, aby park zaczął sprzedawać balony lub by goście wyglądali jak wiewiórki, ale jest mnóstwo naukowców do zbadania.
powiązana zawartość
- Niedźwiedzie Yellowstone faktycznie jedzą ćmy na jedzenie
- Gigantyczne pióropusz pod Yellowstone teraz jeszcze bardziej gigantyczne
Hel może wydobywać się ze skał wulkanicznych, które napędzają aktywność hydrotermalną, ale wydaje się, że nie stąd pochodzi większość helu Yellowstone. Gaz z parku powstaje głęboko w skałach, gdzie jest przechowywany przez setki milionów lat, twierdzą naukowcy z US Geological Survey w Nature .
Hel jest drugim co do wielkości pierwiastkiem we wszechświecie - powstaje w wyniku fuzji jądrowej atomów wodoru, procesu zasilającego gwiazdy - ale na Ziemi jest dość rzadki. Na szczęście dla przybyszów i klaunów na przyjęcie urodzinowe (i nowoczesną medycynę) hel można wydobywać z zasobów podziemnego gazu ziemnego.
Hel na Ziemi występuje w dwóch głównych formach: prawie wszystkie występują w postaci helu-4 (nazwanego tak, ponieważ ma dwa protony i dwa neutrony), który może być wytwarzany podczas rozpadu radioaktywnego ciężkich pierwiastków, takich jak uran. Niewielka część (około jeden na milion) występuje w postaci helu-3 (dwa protony i jeden neutron), z których większość jest obecna na Ziemi od czasu jej powstania i jest pozostałością materiału, który pierwotnie uformował planetę.
Jednak stosunek helu-3 do helu-4 nieznacznie się różni i naukowcy mogą faktycznie użyć tego stosunku, aby określić przybliżone źródło każdego znalezionego helu. Uran i inne ciężkie pierwiastki są bardziej niekompatybilne z minerałami znajdującymi się w płaszczu Ziemi, więc pierwiastki te filtrują się do skorupy, gdzie ich rozpad wytwarza hel-4. Materiały płaszcza, które zawierają mniej tych ciężkich pierwiastków promieniotwórczych, nie wytwarzają tyle helu-4, więc obecny tam hel występuje głównie w postaci helu-3.
System hydrotermalny w Parku Narodowym Yellowstone ma stosunkowo dużą ilość helu-3, a naukowcy uważają to za dowód, że hotspot Yellowstone pochodzi głęboko z płaszcza i ma stosunkowo prostą ścieżkę w górę.
Gaz przepływający przez gorące źródło w Parku Narodowym Yellowstone jest zbierany przez lejek. Źródło: J. Lowenstern, US Geological Survey Ale wydaje się, że hel-4 ma bardziej skomplikowaną podróż na powierzchnię. Naukowcy z USGS od dziesięciu lat zbierają próbki gazu z całego Yellowstone i przeprowadzają analizy chemiczne i izotopowe helu, dwutlenku węgla i innych gazów w tych próbkach. Okazało się, że ilość helu-4 emitowana w Yellowstone przekracza o kilka rzędów wielkości średnią ilość, jakiej mogliby się spodziewać w innym miejscu.
Naukowcy obliczyli, że większość helu-4 Yellowstone'a ma co najmniej setki milionów, a może nawet miliardy lat. Biorąc pod uwagę ilość obecnego gazu, naukowcy dochodzą do wniosku, że prawdopodobnie pochodzi on ze skał w bardzo starożytnej skorupie, o której wiadomo, że jest zakopana w pobliżu. Ta bardzo stara kieszeń skorupy, pochodząca z eonu archaejskiego, powstała ponad 2, 5 miliarda lat temu i zawiera uran i inne materiały radioaktywne, które stale się rozkładają. Pozwoliłoby to na nagromadzenie się helu-4 pod ziemią. Około dwa miliony lat temu hotspot Yellowstone przeniknął do tych starożytnych skał, jednych z najstarszych na planecie, i zaczął uwalniać przechowywany tam hel-4 wraz z helem-3 wydobytym z płaszcza.
To odkrycie prawdopodobnie kwalifikuje się jako „coś interesującego” dla każdego fana Yellowstone, ale dla naukowców mogą być ważniejsze implikacje. Hel i inne gazy szlachetne są wykorzystywane do oszacowania czasu przebywania w wodach podziemnych - na przykład naukowcy zakładają, że im więcej helu-4 jest obecny w wodzie, tym dłużej woda pozostaje w otaczających go skałach.
Ale badanie helu w Yellowstone pokazuje, że niektóre z tych założeń - szczególnie helu-4 wytwarzanego przez stały rozkład pierwiastków występujących tylko w skałach i osadach lokalnej warstwy wodonośnej - nie są całkiem poprawne. Hel może nagle dostać się do systemu z nieoczekiwanych miejsc - na przykład kieszeni starożytnej skały lub źródła magmy - więc daty w poprzednich obliczeniach, szczególnie te z warstw wodonośnych w regionach wulkanicznych lub w pobliżu uszkodzeń trzęsienia ziemi, mogą być dalekie z powodu ten dodatkowy hel.
Naukowcy są jednak przyzwyczajeni do radzenia sobie z nowymi danymi, które zmieniają długo podtrzymywane teorie; taka jest natura nauki. Mieszkańcy obszaru Yellowstone prawdopodobnie jednak chcieliby, aby naukowcy po prostu się pospieszyli i ustalili, czy superwulkan, który się pod nimi dymi i wybuchł 640 000 lat temu, wybuchnie ponownie w najbliższym czasie.
