Dünya’nın çekirdeğinde devasa bir helyum deposu olabilir

Tokyo Üniversitesi’nden fizikçi Haruki Takezawa liderliğindeki araştırma grubu, Dünya’nın demir açısından ağır çekirdeğinin ilkel helyumu barındırabileceğini öne sürdü. Daha evvel yapılan çalışmalar, helyumun bu kadar büyük ölçülerde demire bağlanamayacağını öne sürerken, yeni deneyler bunun aksini gösterdi.

Dünya’daki helyum, helyum-3 ve helyum-4 olmak üzere iki izotopa ayrılır. Helyum-4 çoğunlukla uranyum ve toryumun radyoaktif bozunmasıyla oluşurken, helyum-3 ise büyük oranda Big Bang’den kalma bir elementtir.

Volkanik patlamalar sırasında derin yeraltından gelen gazlarda küçük ölçülerde helyum-3 tespit edilmesi, bilim insanlarını Dünya’nın mantosunda hapsolmuş ilkel helyum olabileceği konusunda düşündürüyordu. Fakat Takezawa ve grubu, bu helyumun aslında gezegenin çekirdeğinden geliyor olabileceğini öne sürüyor.

Araştırma kapsamında bilim insanları, demir ve helyumu 5 ila 55 gigapaskal (yaklaşık 50,000 ila 550,000 kat atmosfer basıncı) ortasında bir basınca ve 1,000 ila 3,000 kelvin ortasındaki sıcaklıklara maruz bıraktı. Deneyler, helyumun demirle beklenenden 5,000 kat daha fazla bağ kurduğunu ortaya koydu.

Tokyo Üniversitesi’nden fizikçi Kei Hirose, helyumun olağanda kaçmaya meyilli olduğunu, bu nedenle deneyleri çok soğuk (kriyojenik) sıcaklıklarda gerçekleştirdiklerini belirtti. Bu yol, helyumun demirden kaçmasını önleyerek ölçümlerin daha yanlışsız yapılmasını sağladı.

Bu bulgu, gezegenimizin oluşumu sırasında ilkel helyumun demirle bağlandığını ve çekirdekte sıkışıp kaldığını gösteriyor olabilir. Tıpkı durum, Ay ve Mars’ın çekirdekleri için de geçerli olabilir. Şayet bu teori doğrulanırsa, volkanik gazlardaki helyum-3’ün kaynağının alt mantodaki bir rezerv değil, direkt Dünya’nın çekirdeği olduğu anlaşılabilir.

Araştırma ayrıyeten, gezegenimizin erken devirlerinde bol ölçüde ilkel helyum bulunduğunu öne sürerken, bu durumun hidrojenin de çekirdekte sıkışmış olabileceğini düşündürüyor. Bu, Dünya’daki erken su oluşumuna katkıda bulunmuş olabilir.

Bilim insanları, bu hipotezin doğrulanması için yeni deneylerin yapılması gerektiğini belirtiyor. Gelecekteki araştırmalar, Dünya’nın iç yapısı ve gezegenin erken evrimi hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir.

Bu kıymetli keşif, Physical Review Letters mecmuasında yayımlandı.