Гейзерите, горещите извори, фумаролите и други хидротермални характеристики на Националния парк Йелоустоун извличат колекция от газове дълбоко в Земята - пара, въглероден диоксид, метан, неон, аргон и хелий. Няма достатъчно от последния, хелий, за да може паркът да започне да продава балони или за посетителите да звучат като бурундуци, но има достатъчно за учените да проучат.
Свързано съдържание
- Мечките Йелоустоун всъщност ядат молци за храна
- Гигантски плум под Йелоустоун сега още по-гигантски
Хелий може да балон от вулканични скали, които стимулират хидротермална активност, но там не идва от повечето хелий на Йелоустоун, изглежда. Газът на парка произлиза дълбоко в скали, където е съхраняван стотици милиони години, съобщават днес учените от Геологическата служба на САЩ в Nature .
Хелият е вторият най-разпространен елемент във Вселената - образуван е от ядрения синтез на водородни атоми, процес, който захранва звезди - но е доста рядък тук на Земята. За късмет на рождениците и клоуните (и съвременната медицина), хелият може да бъде извлечен от запаси от природен газ под земята.
Хелийът на Земята може да бъде открит в две основни форми: Почти всички се срещат като хелий-4 (наречен така, тъй като има два протона и два неутрона), които могат да се получат по време на радиоактивно разпадане на тежки елементи като уран. Малка фракция (около един на милион) се появява като хелий-3 (два протона и един неутрон), по-голямата част от които присъства на Земята още от формирането на планетата и представлява остатък от материал, който първоначално е образувал планетата.
Съотношението на хелий-3 към хелий-4, обаче, леко варира и учените могат всъщност да използват това съотношение, за да определят приблизителния източник на всеки хелий, който намерят. Уран и други тежки елементи са по-несъвместими с минерали, открити в мантията на Земята, така че тези елементи се филтрират до кора, където при разпада им се получава хелий-4. Мантийните материали, които съдържат по-малко от тези тежки радиоактивни елементи, не произвеждат толкова много хелий-4, така че присъстващият там хелий е предимно под формата на хелий-3.
Хидротермалната система в Националния парк Йелоустоун има сравнително високо количество хелий-3 и учените смятат това за доказателство, че горещата точка на Йелоустоун произлиза дълбоко в мантията и има сравнително прав път нагоре.
Газът, който кипи през гореща изворка в Националния парк Йелоустоун, се събира през фуния. Кредит: J. Lowenstern, Геологическо проучване на САЩ Но изглежда, че хелият-4 има по-сложно пътуване до повърхността. Изследователи от USGS събират газови проби от целия Йелоустоун от десетилетие и извършват химични и изотопни анализи на хелия, въглеродния диоксид и други газове в тези проби. Според тях количеството хелий-4, което се излъчва в Йелоустоун, надвишава с няколко порядъка средното количество, което биха очаквали да намерят другаде.
По-голямата част от хелия-4 на Йелоустоун е на поне стотици милиони - може би дори милиарди - на години, изчислиха учените. Като се има предвид количеството на присъстващия газ, учените стигат до заключението, че той вероятно идва от скали в много древна кора, за която се знае, че е заровена наблизо. Този супер стар джоб от кора от Археоновия еон е бил формиран преди повече от 2, 5 милиарда години и съдържа уран и други радиоактивни материали, които постоянно се разлагат. Това би позволило да се натрупат високи концентрации на хелий-4 под земята. Тогава преди около два милиона години горещата точка на Йелоустоун проникна в тези древни скали, едни от най-старите на планетата, и започна да освобождава хелия-4, съхраняван там, заедно с хелий-3, изведен от мантията.
Това откритие вероятно се определя като „вид интересно“ за всички фенове на Йелоустоун, но за учените може да има по-важни последици. Хелий и други благородни газове се използват за оценка на времето на пребиваване на подземните води - например учените предполагат, че колкото повече хелий-4 присъства във водата, толкова по-дълго време водата седи в скалите около нея.
Но изследването на хелий в Йелоустоун показва, че някои от тези предположения - по-специално хелий-4, произведен от постоянния разпад на елементи, открити само в скалите и седиментите на местния водоносен хоризонт - не са съвсем правилни. Хелият може внезапно да попадне в система от неочаквани места - джоб древна скала, например, или източник на магма, така че датите в минали изчисления, особено тези от водоносни хоризонти във вулканични райони или близо до разрушения на земетресението, може да се окажат далеч поради този допълнителен хелий.
Учените обаче са свикнали да се справят с нови данни, които променят дългогодишните теории; в крайна сметка това е природата на науката. Жителите на района на Йелоустоун обаче вероятно желаят изследователите просто да побързат и да разберат дали супервулканът, който къкри под тях и за последен път изригнал преди 640 000 години, отново ще избухне.
