Uraltes Helium, das aus dem Kern austritt, bietet Hinweise auf die Entstehung der Erde

Helium-3, ein seltenes Isotop des Heliumgases, tritt aus dem Erdkern aus, berichtet eine neue Studie. Da fast das gesamte Helium-3 aus dem Urknall stammt, ist das Gasleck ein Beweis dafür, dass sich die Erde in einem Sonnennebel gebildet hat, was seit langem diskutiert wird.

Helium-3 wurde an der Erdoberfläche in relativ geringen Mengen gemessen. Aber die Wissenschaftler wussten nicht, wie viel aus dem Erdkern austrat, im Gegensatz zu seinen mittleren Schichten, dem Mantel.

Die neue Studie legt den Kern als eine Hauptquelle für Helium-3 auf der Erde fest. Einige natürliche Prozesse können Helium-3 erzeugen, wie zum Beispiel der radioaktive Zerfall von Tritium, aber Helium-3 wird hauptsächlich in Nebeln hergestellt – massiven, sich drehenden Gas- und Staubwolken, wie diejenige, die unser Sonnensystem hervorgebracht hat. Da Helium eines der frühesten im Universum produzierten Elemente ist, kann das meiste Helium-3 bis zum Urknall zurückverfolgt werden.

Wenn ein Planet wächst, sammelt er Material aus seiner Umgebung an, sodass seine Zusammensetzung die Umgebung widerspiegelt, in der er entstanden ist. Um hohe Konzentrationen von Helium-3 tief im Kern zu erreichen, hätte sich die Erde in einem blühenden Sonnennebel bilden müssen, nicht an seinen Rändern oder während seiner abnehmenden Phase.

Die neue Forschung fügt dem Mysterium um die Entstehung der Erde weitere Hinweise hinzu und liefert zusätzliche Beweise für die Theorie, dass sich unser Planet im Inneren des Sonnennebels gebildet hat.

Die Studie wurde im AGU-Journal veröffentlicht Geochemie, Geophysik, Geosystemedie Forschungsergebnisse zur Chemie, Physik, Geologie und Biologie der Erde und zu planetaren Prozessen veröffentlicht.

Etwa 2.000 Gramm Helium-3 treten jedes Jahr aus der Erde aus, „ungefähr genug, um einen Ballon von der Größe Ihres Schreibtisches zu füllen“, sagte der Hauptautor der Studie, Peter Olson, Geophysiker an der University of New Mexico. „Es ist ein Wunder der Natur und ein Hinweis für die Erdgeschichte, dass es im Inneren der Erde immer noch eine beträchtliche Menge dieses Isotops gibt.“

Die Forscher modellierten Helium in zwei Schlüsselstadien der Erdgeschichte: der frühen Entstehung, als der Planet Helium ansammelte, und nach der Entstehung des Mondes, nach der Helium verloren ging. Beweise deuten darauf hin, dass ein Objekt von einem Drittel der Größe der Erde den Planeten früh in seiner Geschichte vor etwa 4 Milliarden Jahren getroffen hat und dieser Aufprall die Erdkruste wieder geschmolzen hätte, wodurch ein Großteil des Heliums entweichen könnte. Das Gas entweicht bis heute.

Unter Verwendung der modernen Helium-3-Leckrate zusammen mit Modellen des Heliumisotopenverhaltens schätzten die Forscher, dass sich im Kern zwischen 10 Teragramm (1013 Gramm) bis zu einem Petagramm (1015 Gramm) Helium-3 befinden – eine riesige Menge, die Olson sagte zur Entstehung der Erde im Inneren des Sonnennebels, wo hohe Konzentrationen des Gases es ihm ermöglicht hätten, sich tief im Planeten anzusammeln.

Zukünftige Arbeiten, die nach anderen vom Nebel erzeugten Gasen wie Wasserstoff suchen, die in ähnlichen Raten und an ähnlichen Orten wie Helium-3 austreten, könnten jedoch ein „rauchender Beweis“ für den Kern als Quelle sein, sagte Olson. „Es gibt viel mehr Geheimnisse als Gewissheiten.“