Helium primordial dari awal tata surya Mungkin terjebak di dalam inti padat Bumi, penelitian baru menunjukkan. Temuan ini bisa memiliki implikasi untuk perdebatan lama tentang seberapa cepat planet kita terbentuk.
Bentuk helium yang langka ini disebut helium-3 karena memiliki dua proton dan satu neutron dalam nukleusnya. Helium normal, yang 700.000 kali lebih umum daripada helium-3, disebut helium-4 karena memiliki dua proton dan dua neutron. Sedangkan Helium-4 adalah produk umum dari peluruhan elemen radioaktif, Helium-3 hampir seluruhnya berasal dari awan awal debu dan gas yang membentuk tata surya.
Elemen primordial ini sudah diketahui ada di dalam bumi. Setiap tahun, sekitar 4,4 pound (2 kilogram) helium-3 kebocoran dari punggung laut tengah di mana keraknya menarik dan keluar dari hotspot vulkanik yang mengetuk magma dari mantel yang dalam. Tetapi persis seperti yang tetap di dalam planet ini selama miliaran tahun adalah misteri yang gigih.
Helium adalah gas yang sangat ringan, dan sebagian besar gas yang mudah menguap telah lama lolos dari mantel, telah terpesona selama dampak raksasa yang membentuk bulan atau diaduk ke permukaan oleh gerakan yang tak terhindarkan dari piring tektonik.
Para ilmuwan telah berteori bahwa mungkin helium primordial ini Terkunci di Inti Bumidi mana itu akan tetap aman dari gangguan besar dan bocor ke permukaan hanya sangat lambat. Tetapi intinya sebagian besar adalah besi, dan helium dan besi biasanya tidak bercampur.
Sekarang, dalam sebuah studi baru, para peneliti di lab Terletak di Pirooseseorang ilmuwan planet di Universitas Tokyo, dan rekan -rekan mereka telah menemukan bahwa pada suhu dan tekanan yang diharapkan pada intinya, kedua elemen itu benar -benar bercampur. Bahkan, zat besi padat pada suhu dan tekanan tinggi dapat mengandung hingga 3,3% helium, para peneliti melaporkan 25 Februari di jurnal Surat Ulasan Fisik.
Para peneliti menemukan kompatibilitas ini dengan memanaskan besi dan helium antara 1.340 dan 4.940 derajat Fahrenheit (727 hingga 2.727 derajat Celcius, atau 1.000 hingga 3.000 Kelvin) sambil mengompresi elemen-elemen dengan landasan berujung berlian antara 50.000 dan 550.000 kali tekanan di bumi. Kemudian, mereka menekan sampel di bawah suhu kriogenik dan mengukur struktur kristalnya. Metode ini kemungkinan mencegah keluarnya helium selama fase pengukuran, kata Hirose dalam a penyataan.
Para peneliti menggunakan helium-4 normal dalam percobaan mereka, tetapi helium-3 kemungkinan akan berperilaku sangat mirip, kata Peter Olsonseorang ahli geofisika di Universitas New Mexico yang tidak terlibat dalam penelitian ini tetapi mempelajari inti Bumi. Temuan ini mengkonfirmasi bahwa helium dapat tetap terkunci di inti bagian dalam yang solid untuk waktu yang lama, Olson mengatakan kepada Live Science, tetapi ia memperingatkan bahwa hanya 4% dari inti yang solid.
“Ini signifikan, karena menunjukkan bahwa helium kompatibel dengan fase padat inti,” kata Olson. “Tetapi karena inti hampir pasti terbentuk dalam keadaan cair, ada lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menunjukkan bahwa interpretasi yang sama dapat diterapkan pada bagian cair.”
Mencari tahu bagaimana Helium-3 dimasukkan ke dalam inti selama pembentukan Bumi sangat penting untuk dipahami ketika planet ini terbentuk, kata Olson. Gas-gas ringan seperti helium berkeliaran di nebula gas-dan-dust yang membentuk tata surya hanya selama beberapa juta tahun.
“Sangat diperdebatkan berapa lama waktu yang dibutuhkan bumi,” kata Olson. “Ada bukti lain yang telah ditafsirkan untuk mengatakan bahwa Bumi terbentuk dengan sangat lambat, membutuhkan 100 juta tahun. Anda tidak akan mendapatkan banyak helium jauh di bumi jika bumi terbentuk secara perlahan.”
Dengan kata lain, jika para ilmuwan dapat menunjukkan bahwa inti Bumi mengandung banyak helium-3, itu akan sangat menyarankan agar planet ini terbentuk dengan cepat, menyelesaikan perdebatan lama tentang kelahiran tata surya.
What's Inside Earth Quiz: Uji pengetahuan Anda tentang lapisan tersembunyi planet kita
